全向運(yùn)動(dòng)球形機(jī)器人的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、球形機(jī)器人是一種具有球形外殼并以滾動(dòng)為主要運(yùn)動(dòng)方式的智能機(jī)器人，其球狀外形使得它具有轉(zhuǎn)向靈活、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、運(yùn)動(dòng)效率高的優(yōu)點(diǎn)。因此，該類機(jī)器人在軍事偵察、環(huán)境感知等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。
　　 現(xiàn)有的球形機(jī)器人方案各有千秋，但大都存在著結(jié)構(gòu)復(fù)雜、工程實(shí)現(xiàn)困難的不足。特別是，轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)與前進(jìn)運(yùn)動(dòng)的耦合，使得球體內(nèi)部驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的狀態(tài)或姿態(tài)不確定，加大了控制難度；無(wú)外部固定接口或不能在球殼外搭載附件，造成充電與維護(hù)困難，并限制各種環(huán)境探

2、測(cè)傳感器或機(jī)械手的有效使用，降低了球形機(jī)器人的實(shí)用性。上述問(wèn)題在很大程度上限制了球形機(jī)器人的推廣應(yīng)用。
　　 本文提出了一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)、運(yùn)動(dòng)控制解耦、維護(hù)方便的球形機(jī)器人方案。該機(jī)器人內(nèi)部安裝有一框架，直線行走裝置帶動(dòng)框架使球體重心前后移動(dòng)從而推動(dòng)球體直線運(yùn)動(dòng)；質(zhì)量小車在框架上左右移動(dòng)，使球體重心左右偏移從而實(shí)現(xiàn)球形機(jī)器人的轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)。論文的主要工作如下：
　　 1）分析了球形機(jī)器人的研究現(xiàn)狀以及在研究中存在的主要

3、問(wèn)題。針對(duì)國(guó)內(nèi)外幾種代表性方案的不足，提出一種新型的全向運(yùn)動(dòng)球形機(jī)器人設(shè)計(jì)方案SSR（Smart Spherical Robot）。
　　 2）設(shè)計(jì)了SSR機(jī)械結(jié)構(gòu)，并分析其運(yùn)動(dòng)性能，進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析和仿真。
　　 3）設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了SSR本體控制系統(tǒng)電路，編寫(xiě)了軟件程序代碼。
　　 4）設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了基于WSN（Wireless Sensor Network）的SSR無(wú)線遙測(cè)系統(tǒng)。首先設(shè)計(jì)了一種可搭載在移動(dòng)機(jī)