輪式移動機器人的結(jié)構(gòu)設計

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Ishiguro 通過對以前機器人研究工作的回顧,發(fā)現(xiàn)過去智能機器人的工作主要集中在自主性上。因此,他提出了一個新概念:感知信息基礎設施。就象人需要道路、交通信號燈等一樣,機器人為了在一個動態(tài)變化的環(huán)境中行動,也同樣需要基礎設施。作者將一個用于導航移動機器人的分布式視覺系統(tǒng)作為例子,進行了解釋和說明。實驗在一個縮小了1/ 12 的城鎮(zhèn)模型中進行,內(nèi)有陰影,樹的結(jié)構(gòu),草地和房屋,足夠代表室外環(huán)境的真實情況,并安裝了用于機器人導航用的16 個攝像機智能體,實現(xiàn)了移動機器人與環(huán)境的融合（圖2-14a、b、c）。 （a） （b） (c) 圖2-14 集成機器人 2.2 國內(nèi)移動機器人研究概況 國內(nèi)在移動機器人的研究起步較晚,大多數(shù)研究尚處于某個單項研究階段,主要的研究工作有: 清華大學智能移動機器人（圖2-2a）于1994 年通過鑒定。涉及到五個方面的關鍵技術:基于地圖的全局路徑規(guī)劃技術研究(準結(jié)構(gòu)道路網(wǎng)環(huán)境下的全局路徑規(guī)劃、具有障礙物越野環(huán)境下的全局路徑規(guī)劃、自然地形環(huán)境下的全局路徑規(guī)劃) ;基于傳感器信息的局部路徑規(guī)劃技術研究(基于多種傳感器信息的“感知一動作”行為、基于環(huán)境勢場法的“感知一動作”行為、基于模糊控制的局部路徑規(guī)劃與導航控制) ;路徑規(guī)劃的仿真技術研究(基于地圖的全局路徑規(guī)劃系統(tǒng)的仿真模擬、室外移動機器人規(guī)劃系統(tǒng)的仿真模擬、室內(nèi)移動機器人局部路徑規(guī)劃系統(tǒng)的仿真模擬) ;傳感技術、信息融合技術研究(差分全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)、磁羅盤和光碼盤定位系統(tǒng)、超聲測距系統(tǒng)、視覺處理技術、信息融合技術) ;智能移動機器人的設計和實現(xiàn)(智能移動機器人THMR —III 的體系結(jié)構(gòu)、高效快速的數(shù)據(jù)傳輸技術、自動駕駛）。 （a） 圖2-2 智能移動機器人 香港城市大學智能設計、自動化及制造研究中心的自動導航車和服務機器人（圖2-2b）。 （b） 圖2-2 自動導航機器人汽車 中國科學院沈陽自動化研究所的AGV（圖2-2c）和防爆機機器人（圖2-2d）。 （c） （d） 圖2-2 AGV機器人 圖2-2 防爆機機器人 中國科學院自動化所自行設計、制造的全方位移動式機器人視覺導航系統(tǒng)（圖2-2e）。 （e） 圖2-2 全方位移動式機器人視覺導航系統(tǒng) 哈爾濱工業(yè)大學于1996 年研制成功的導游機器人等（圖2-2f）。 （f） 圖2-2 導游機器人 3、 研究內(nèi)容及實驗方案： 本畢業(yè)設計課題是基于阿克曼原理的輪式移動機器人運動模型而進行的輪式機器人的結(jié)構(gòu)設計，主要是為了實現(xiàn)前進、后退、360°范圍轉(zhuǎn)動的輪式移動機器人。 課題主要完成輪式機器人機械方案設計，包括：驅(qū)動電機選擇、轉(zhuǎn)向電機的選擇及控制芯片的選擇;齒輪的設計計算和校核；前后減震系統(tǒng)以及轉(zhuǎn)向機構(gòu)設計和車體的一些機械結(jié)構(gòu)設計等。對輪式移動機器人的運動學特性進行了分析，建立了不考慮滑行、剎車等的輪式移動機器人的運動學模型。 1.機械結(jié)構(gòu)部分包括機器人構(gòu)成方案選擇、機器人本體機構(gòu)設計和驅(qū)動電機的選擇 2.針對設計要求結(jié)合所選用的電機，討論系統(tǒng)設計的可靠性問題 四、目標、主要特色及工作進度 1、通過圖書館、上網(wǎng)查找大量書籍及相關資料 2 周 2、總體機構(gòu)方案設計：運動形式、驅(qū)動形式的選擇、 3 周 驅(qū)動電機的選擇、轉(zhuǎn)向輪電機的選擇的選擇 3、機器人的運動學模型的分析 3周 4、控制系統(tǒng)的設計、機械零件設計計算 3周 5、外文資料翻譯（不少于6000實詞） 2周 6、畢業(yè)論文整理及答辯準備 2周 五、參考文獻 【1】、孫恒等主編.機械原理（第六版）.高等教育出版社，2001. 【2】、馬香峰主編.工業(yè)機器人的操作機設計.冶金工業(yè)出版社，1996. 【3】、宗光華 張慧慧議.機器人設計與控制.科學出版社，2004. 【4】、李志尊. 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