导游服务型机器人系统设计与分析

南京理工大学硕士学位论文导游服务型机器人系统设计与分析姓名：张毅申请学位级别：硕士专业：机械制造及自动化指导教师：冯虎田20070705导游服务型机器人系统设计与分析作者：张毅学位授予单位：南京理工大学相似文献(10条)1.学位论文汤永红多运动状态的移动机器人结构设计及仿真2007随着现代技术的发展，机器人研究越来越受到广泛关注，特别是移动机器人研究已经成为人们研究的热点之一。移动机器人的研究基本分为四大部分：机器人机构本体、动力及传动系统、控制系统、检测系统。因此，在机器人研制阶段，对各个部分进行结构性能分析，对提高机器人综合性能具有十分重要的意义。本文主要针对移动机器人的移动机构进行设计和研究的。要求移动机器人能够适应不同的路况，能在平坦的直行路面以较快的速度行走，在复杂环境下能完成爬越斜坡、台阶，跨越沟槽，实时避障等任务。首先，本文在查阅国内外移动机器人资料的基础上，综合比较各种移动机构的优缺点，提出移动机器人采用轮履复合式结构。对移动机器人在各种路况下的通过性进行分析，得出其可行性的条件。对整个机器人的传动机构和总体尺寸等进行综合考虑，确定其移动机构各个组件的具体参数。其次，介绍移动机器人的运动学基础，采用基于移动平台几何中心位姿的运动学建模方法，建立移动机器人在特定的条件下的运动学方程。然后，利用三维软件UG对移动机器人建立简化模型，利用ADAMS软件与UG的接口，将3D模型导入到ADAMS中，在ADAMS中建立虚拟样机模型，对移动机器人的爬陡坡，上台阶，越沟槽行为进行运动仿真模拟，分别得出机器人相应组件运动仿真曲线并进行分析。最后，针对在实际应用中机器人的工作多数是处于环境信息部分未知的特点，将机器人所在的整个系统分为两个层次，以链接图法为基础，全局规划层采用遗传算法根据整体环境信息决策出初始全局优化路径，局部规划层采用基于行为的方法根据局部高分辨率信息实时修正初始全局优化路径。2.期刊论文邹小兵.蔡自兴.于金霞.ZOUXiao-bing.CAIZi-xing.YUJin-xia基于异构Agent的移动机器人体系结构设计-中南大学学报(自然科学版)2005,36(5)采用Agent技术设计并实现了一个移动机器人的分布式控制系统.移动机器人的体系结构包含了慎思层、控制层与协调层,由多个异构Agent完成相应功能.动态局部规划根据激光雷达的环境快照信息来确定局部反应行为.慎思规划采用逆向D*算法,通过搜索脱离点来避免在复杂环境下陷入局部势能陷阱.慎思层与控制层分别由低工耗工控机实现,组成异构分布控制系统.该体系结构综合了控制的实时性与复杂环境下的适应性.开放的硬件平台与软件Agent结构提供了一种具有良好扩展性的智能移动机器人设计范式.3.学位论文张卫锋变形移动机器人的虚拟仿真和动力学分析2005智能移动机器人是机器人研究领域中的一个重要分支。智能移动机器人集人工智能、智能控制、信息处理、图像处理、检测与转换等专业技术为一体，跨计算机、自动控制、机械、电子等多学科，成为当前智能机器人研究的热点之一。而对于移动机器人的研究，多少年来一直停留在一种运动姿态的研究上。本课题在研究各种移动机器人的基础上，提出了一种全新的变形移动机器人的概念。为整个移动机器人的研究开拓了一个新的研究空间。本课题通过虚拟样机技术对变形移动机器人进行虚拟仿真，通过计算机仿真技术对变形移动机器人进一步了解。文章通过查阅大量的过内外文献，介绍了移动机器人在国内外发展情况并提出了变形移动机器人的新的研究思想。作者在介绍移动机器人的现状和移动机器人的发展历史进行概述的基础上，对整个变形移动机器人的设计思想进行了描述。本文首先提出了利用UG软件对于其结构新颖性进行设计建模。并对变形移动机器人的结构和运动姿态进行分析，进而通过UG三维软件的设计功能和装配功能建立起变形移动机器人的实体模型。其次，介绍了变形移动机器人的运动学和动力学问题，并运用了拉格朗日动力学算法和牛顿——欧拉公式对其进行动力学分析。最后，介绍ADAMS虚拟样机仿真软件的基本功能和使用，并运用ADAMS对变形移动机器人进行分析和仿真，建立变形移动机器人的虚拟样机。本课题建立了变形移动机器人的虚拟样机，并成功的对虚拟样机进行了分析和仿真。同时还提出了变形移动机器人的前景。并对智能控制提出了初步设想。4.学位论文钟新华移动机器人结构设计与运动控制方法研究2005移动机器人移动平台的设计与运动控制技术的研究是整个移动机器人系统研究的两大重要组成部分，它将为移动机器人更高层次的理论与方法研究提供一个可靠的实验平台及基础。本文介绍了一种六轮式移动机器人移动平台的设计和基于IPC的移动机器人运动控制系统的具体实现方案以及对移动机器人运动控制方法进行研究。具体内容有：首先，提出了一种由三个摇架装置组成的六轮式移动机器人的移动机构，然后，对基于此移动机构的移动机器人的结构设计作了较为详细的介绍，并建立了针对此结构特征的移动机器的运动学方程。其次，提出了一种由IPC、ADT850运动控制卡和相关传感器组成的移动机器人运动控制系统。并应用模块化及Windows线程的多任务处理机制实现系统程序设计和运动控制策略的提出。此系统具有较好的开放性，易于功能扩展。最后，针对移动机器人的运动控制方法作了相关探讨。介绍了一种基于状态反馈的路径跟踪控制算法，并将此方法应用于自行开发的移动机器实验平台进行了验证。然后，提出了基于激光雷达的环境感知信息的移动机器人实时避障控制方法，并在实验过程中对它进行了进一步改进，从而得到了更为优化的避障控制效果。5.期刊论文张卫锋.樊炳辉.ZHANGWei-feng.FANBing-hui新型变形移动机器人结构设计和分析-现代机械2006,(5)对于单一运动方式的移动机器人,在机器人研究领域已经得到深入的研究,部分已经实现生产和应用.但是这种单一方式的移动机器限制了其运动的环境适应性和运动的效率问题.本课题研究的变形移动机器人在秉承了多种移动机器人的优点的同时,充分考虑到运动环境对运动的影响,对于不同的运动环境采用不同的运动方式,采用不同的运动方式有不同的运动方式的优点:达到运动的最佳选择和最高的工作效率.6.学位论文陈志灵智能移动机器人嵌入式控制系统开发与设计2008移动机器人技术是机器人研究领域的一个重要分支。从制造业的无人驾驶的搬运移动机器人到非制造业的星际探索和能源开发移动机器人及智能服务机器人,都显示了移动机器人正在与人类共同发展和进步。为了赋予机器人智能控制和自主导航的能力,解决机器人开发过程存在着高成本、大功耗等问题,本文应用嵌入式技术开发了移动机器人控制系统。基于嵌入式控制平台对自主移动机器人及其控制系统进行了设计与开发,根据设计要求进行自主移动机器人的运动学和动力学计算,进而对移动机器人机械结构设计,完成了各部件的加工及整体装配；以嵌入式控制体系为基础,以移动机器人为研究对象,设计了以PC/104为主控制器的嵌入式系统硬件平台,实现了扩展板、电源模块、电机驱动模块、感知模块、人机交互等功能模块及其接口连接；设计了一套基于超声波传感器的室内测距定位系统,可实现报警、避障及定位等功能；对无线通信技术进行研究,实现了机器人的无线遥控和无线串口通信；完成了控制系统各功能模块软件的编写和调试。最后,通过实验对移动机器人进行了整体调试,调试结果表明机器人运行稳定,从而验证了该系统的可行性和可靠性。7.学位论文金龙新型移动机器人的结构设计及性能分析2009智能移动机器人是机器人的一种。它主要由车体结构、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成。这些机器人通常可以适应不同的环境，不受温度、湿度、空间、磁场辐射、重力等条件的影响，完成一些人类无法进行的任务。到目前为止，地面移动机器人的行驶机构主要分为履带式、步行式和轮式三种。其中履带式机器人可以在凹凸不平的地面上行走，跨越障碍物，爬越一定高度的台阶，具有行驶速度较快(介于轮式和腿式之间)，承载能力较强，但转向不易，结构笨重的特点。步行式机器人对场地有良好的适应能力，特别是多足机器人，能够跨越台阶，但动作是间歇的，速度不快，且控制复杂，实现相对较为困难。车轮式移动机器人具有结构轻、动作稳定、操纵简单、移动速度快和转向容易控制等优点，适用于平地行走，在无人工厂中常用来搬运零部件或做其它工作，但其越野能力比步行式稍逊一筹。在分析国内外智能移动机器人研究现状的基础上，本文设计了一种新型移动机器人结构——将轮式驱动系统和步行式运动机构相结合，在两个电机的驱动下，通过一些简单的传动机构，使机器人可以实现单方向的步态行走。同时配合车轮运动，使机器人不仅具有一般轮式机器人移动速度快、控制简单的特点，还具有较好的越障能力。本文对这种新型移动机器人进行了越障功能的分析，并对步行机构做了运动学分析。为了设计各部件的结构，确定各车轮所需的驱动力矩，在简化车轮与地面接触关系的基础上，建立了机器人的准静态模型，进行了准静态分析，从而获得机器人在步态运动时各部件的受力状况。在考虑非平坦路面情况下，采用位姿矩阵变换法，建立了机器人车身位姿与车轮运动参数的关系，并确定了对机器人进行正、逆运动学分析的具体过程。同时，研究了机器人转向系统的稳态和瞬态响应性能，分析了车体几个主要结构参数对机器人转向的瞬态响应的影响，为详细确定车体和行驶系统的结构提供了理论依据。8.会议论文李佳宁.易建强.赵冬斌.西广成.邓旭玥一种全方位移动机械手的体系结构设计与分析2003本文首先介绍了我们设计和开发的一种全方位移动机械手系统的硬件体系结构,然后在分析和比较移动机器人几种典型的软件体系结构的基础上,根据硬件平台、应用环境和任务,设计了全方位移动机械手系统的基于行为的混合式软件体系结构,同时指出了下一步研究工作的方向.9.学位论文张辉非完整性移动机器人体系结构设计与轨迹跟踪控制研究2007近几年，随着计算机技术、电子工程、控制理论、人工智能理论、传感器等技术的不断成熟和发展，由多学科交叉而形成的机器人学研究也进入了一个崭新的阶段。从可编程的、示教再现型的工业机器人到具有一定传感和适应能力的机器人，再到配备多种先进传感器，具有较强的适应能力的智能机器人，机器人学的研究工作经历了一个从简单到复杂，从功能单一到功能多样，从工业制造领域到军事侦察、核工业、航空航天、服务业、医疗器械、基因工程等诸多领域的过程。可以预见，在不久的将来，机器人技术在各个领域的应用将会更加广泛和深入。而各种机器人系统在实际工作中的广泛应用又为机器人学提出了新的要求和新的研究课题。机器人系统的控制学研究就是在这些新的应用需求驱动下提出，并随着机器人学的不断发展而逐渐成为机器人学研究的一个重要分支。本文回顾了机器人的历史、现状，深入研究了移动机器人的分类，给出了机器人跟踪控制的有效方法。在本文中，首先详细介绍了设计的轮式移动机器人的硬件和软件体系结构，说明了如何组织和控制体系结构实现机器人所需完成的功能。然后，给出了具有广泛应用意义的非完整性轮式移动机器人的定义，并分析了和推导了机器人的运动学和动力学模型，之后将机器人的运动学模型转化为标准的链式系统及其乘方式结构。其后，结合机器人的运动学和动力学模型，设计了计算力矩的轨迹跟踪控制方法，介绍了系统的控制结构，分析了控制方法的全局收敛性，最后给出了仿真试验结果。然而此方法在机器人存在多种不确定性因素影响时，不能很好的实现控制效果，因此利用对系统模型不具有依赖性的模糊控制方法，能完成较好的控制效果，并且有效的克服了机器人的非线性和不确定性的影响。最后，针对模糊控制方案的不足，结合模糊控制，选择递归神经网络，使得神经网络具有了模糊和归纳能力，在分析了模糊神经网络控制方法结构之后，提出了一种基于递归模糊神经网络的机器人轨迹跟踪控制方法，证明了学习算法的收敛性，从而保证了系统的稳定性。本文中提出的各种控制方法均可被应用于移动机器人的轨迹跟踪控制中，以克服机器人控制系统中非线性、强耦合、不确定性等因素对控制性能的影响。结合首届智能汽车比赛的要求，设计了智能小车的硬件软件系统，并将本文研