一种壁面攀爬机器人控制系统研究与开发.pdfVIP

摘要 本文提出了一种绳索牵引式壁面攀爬机器人，该机器人采用一种无限程攀爬 机构将电机驱动力转化为本体向上的攀爬力，利用这种机构既可以实现动力系统 置于地面的远距离传动，也可以实现动力系统置于机器人本体上的近距离传动。 文中主要研究近距离传动方式下的壁面攀爬机器人。 首先，在对攀爬机器人系统进行适当的简化后，利用拉格朗日方程建立了机 器人在爬升运动过程中的动力学模型，使用simulink软件对该模型进行了仿真， 并结合仿真结果分析了机器人本体的动力学特性。 然后，介绍了攀爬机器人在近距离传动方式下的原理样机设计，并以该样机 为对象，重点研究了开放式控制系统平台的构建以及该平台下机器人点位运动和 循迹运动控制方法的实现。机器人样机采用直流步进电机驱动，齿轮啮合方式传 动，旋转编码器进行位置反馈。控制系统平台采用基于ARM微控制器和肛CLinux 操作系统的嵌入式系统。完成了控制电路的设计，IICIjmⅨ操作系统的移植、可加 载的GPIO和定时器驱动程序模块的开发、机器人匀速运动特性的分析和运动控制 程序的编写。 最后，进行了机器人样机在壁面上的攀爬实验，并通过和点位运动及循迹运 动的仿真结果进行对比，总结出了实验中直线或曲线循迹运动误差的由来和减小 误差的方法。 关键字：壁面攀爬机器人，斗cLinux，ARM Abstract Thisanicle cables耐ven iI巾’Oducesa p陀靶n协a扛删on climbingrobot，wllich liI】正tless todrive山erobot dinlbingeqllipment climbiIlgby订班1sfom．mg也epower robotandtlleca_bles．The咒collld 盘ommdbrstothe衔ctionbe“vcell也e be咖driving metllodsb嬲edontlleliIllitless the cliIIlbiIlgeqllipmeI】叱o∞islon鲥igc{mceme也od’ whichis thcmot0体onto也e otheristheshort-di蚰mcc pll砸ng ground；thc method， tllerobotitseKTtlis枷clec∞cerns也eshort·dist缸ce wllichis themot0船on putting metllod． 山iving robot’s 1jv!h∞itis iscreatcd t0 Firs_tly．thedyn锄缸ceq瑚lion cliⅡIbingup according tbe therobot’s asimIllationof mdoel，姐d Lagrange’sE畔ti∞afcI盱simpl坶ing sy啾m fobotis Whichtherobot’s 血e developedbyllSingSi加min：|(，￡吣m d)咄吼ic charac僦sticsarestudied． ofthe加botsho】?t-dist出lcemethodis Secondly，a I塔iIlg protot”)c