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随着科技的进步及机械技术、电子技术、信息技术、计算机技术和控制技术的发展,数字化智能小区越来越多地出现在我们的身边,而小区的安全巡检在物业管理方面占有非常重要的地位。传统的小区巡检方式是采用保安定点定时巡检,不仅增加了安保人员的工作量,而且随之增加了小区的物业管理费用。采用智能巡检机器人进行定点定时巡检不仅减轻了安保人员的工作量,减少管理成本,而且在酷夏或者严冬等条件相对比较恶劣的情况下能够大大降低安保人员的劳动强度。 智能巡检机器人研究的关键技术之一就是轮式移动平台的设计及运动控制。要实现机器人的自主巡检,必须要有一个结构灵巧、易于控制的移动平台,本论文针对用于数字化智能小区安全巡检机器人的轮式移动平台,进行结构的机电一体化设计及运动控制研究。 (1)分析了智能巡检机器人的工作环境,在对轮式移动平台进行需求分析的基础上,提出了移动平台的总体设计方案。 (2)针对传统转向机构结构复杂,转弯半径受限,控制不方便,以及传统驱动方式结构复杂,传动效率低的问题,采用直驱电动机差速转向的机电一体化结构设计方案,运用嵌入式控制器构成分级控制体系,以求设计出结构简单、转向灵活、易于控制的平台结构。 (3)建立了移动平台的运动学模型,对移动平台的特性进行了分析,采用差速控制的方法,对两独立驱动轮进行高精度的转速闭环控制,通过两独立驱动轮各自的运动合成平台的整体运动,从而解决了移动平台轨迹跟踪性能差的问题。 (4)建立了实验平台,对驱动轮的转速进行闭环控制性能及轮式移动平台整体合成运动的轨迹跟踪性能进行了相应的实验验证,结果表明移动平台能很好地实现直线行驶及不同半径的曲线行驶,该移动平台结构简单紧凑、转向灵活,运动控制方便可靠、具有一定的实时性和准确性,满足轮式移动平台的设计要求。