轮式移动机器人的结构设计
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南昌航空大学科技学院学士学位论文
目 录
1 前言··························································（2）
2 机构的驱动方案设计········································（5）
2.1 机器人运动方式的选择··········································（5）
2.2 轮式机器人驱动方案设计········································（9）
2.2.1轮式机器人驱动轮组成······································（10）
2.2.2轮式机器人转向轮组成······································（11）
2.2.3电机选择··················································（12）
2.2.4减速机构的设计············································（17）
2.2.5变速箱体、前车体及电池箱··································（18）
2.2.6后减震及前减震机构········································（19）
2.2.7车轮和轮毂················································（20）
3 传动机构、执行机构的设计及受力分析····················（23）
3.1 传动机构的设计················································（23）
3.2 执行机构的设计················································（24）
3.3 机器人受力分析及如何保证加速度最优····························（24）
4 轮式移动机器人的运动学分析······························（26）
4.1 轮式式机器人的运动学建模······································（26）
4.2 阿克曼约束的机器人运动模型····································（29）
5 轮式移动机器人的运动控制系统设计·······················（32）
5.1 控制系统硬件设计··············································（32）
5.2 控制系统软件设计··············································（34）
5.2.2上位机控制系统软件设计····································（34）
5.2.3下位机控制系统软件设计····································（34）
6 结论··························································（36）
参考文献·························································（37）
致谢······························································（38）
1 前言
移动机器人的研究始于上世纪60年代末期，随着计算机技术、传感器技术以及信息处理技术的发展，移动机器人已被广泛应用于工业、农业、医疗、保安巡逻等行业。机器人技术的发展，它应该说是一个科学技术发展共同的一个综合性的结果，也同时，为社会经济发展产生了一个重大影响的一门科学技术，它的发展归功于在第二次世界大战中，各国加强了经济的投入，就加强了本国的经济的发展。另一方面它也是生产力发展的需求的必然结果，也是人类自身发展的必然结果，那么人类的发展随着人们这种社会发展的情况，人们越来越不断探讨自然过程中，在改造自然过程中，认识自然过程中，实现人们对不可达世界的认识和改造，这也是人们在科技发展过程中的一个客观需要。
国外对于移动机器人的研究起步较早，日本是开发机器人较早的国家，并成为世界上机器人占有量最多的国家，其次是美国和德国。进入90年代，随着技术的进步，移动机器人开始在更现实的基础上，开拓各个应用领域，向实用化进军。前苏联曾经在移动机器人技术方面居于世界领先的地位，俄罗斯作为前苏联的继承者，在机器人技术领域依然具有相当雄厚的技术基础，ROVER科技有限公司把在开发空间机器人中获得的经验应用于开发地面机器人系统，如极坐标平面移动车、爬行移动机器人、球形机器人、工作伙伴平台以及ROSA-2移动车等，最近的突出成果是2003年发射的火星漫游机器人一一“勇气”号与“机遇”号。虽然国内有关移动机器人研究的起步较晚，但也取得了不少成绩。2003年国防科技大学贺汉根教授主持研制的无人驾驶车采用了四层递阶控制体系结构以及机器学习等智能控制算法，在高速公路上达到了130 Km/h的稳定时速，最高时速170 Km/h，而且具备了自主超车功能，这些技术指标均处于世界领先的地位[1]。但是我国在机器人的核心及关键技术的原创性研究、高性能关键工艺装备的自主设计和制造能力、高可靠性基础功能部件的批量生产应用等方面，同发达国家相比，我国仍存在较大的差距。未来研究热点是将各种智能控制方法应用到移动机器人的控制。
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