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工业管道机器人运动控制算法需解决

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工业管道机器人运动控制算法需解决

2019-07-27

为了建立工业管道机器人在圆管中的运动学模型,解决以下4个问题,并设计相应的运动控制算法从理论上需要解决:  

(1)单个轮子在管道曲面上的任意位姿时轮心的瞬时速度,轮心的轨迹单个轮子在管道中运动学特性的科学问题在于对其位姿的描述卜以及其在满足纯滚动和无侧滑条件下轮心的速度。  

(2)分析轮式移动机器人在管道曲面的几何约束,推导出6个位姿坐标之间的关系  

轮式机器人在管道中运行在三维的柱面环境中,其位姿坐标从平面上的3维变成了空间的6维。但由于机器人在管道中运行时,具有特定的几何约束tY这6个位姿坐标并不是互相独立的,所以有必要推导出这6个位姿坐标之间的关系。  

(3)建立轮式移动机器人在圆管曲面上的运动学模型,推导运动学模型的难点在于如何建立控制输天与位姿坐标变化率之间的关系。机器人的控制输入直接影响轮心的速度,而轮心确定了机器人刚体的速度,所以需要分析机器人刚体与轮心速度之间的关系。这一问题的实质在于推导机器人瞬时螺旋运动参数和控制输入的关系,导机器人的位姿变化率与控制输入之间的关系。  

(4)根据运动学模型和作业要求卜设计相应的控制率,使机器人在管道中能够保持水平行驶,根据已经建立的运动学模型,把姿态角作为状态变量,通过姿态传感器的反馈,设计相应的控制率,控制机器人在管道中按照要求的姿态行驶。运动学模型主要用来设计控制率和运用李雅普诺夫(Lyapunov)函数对其进行稳定性分析。

工业管道机器人

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