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本文的主要内容是移动机器人的自动控制系统设计,包括控制系统体系结构的总体设计、控制原理和控制方法的具体设计,是一个理论与工程实际密切结合的选题,对类似的应用项目和技术研究具有重要的参考、借鉴意义。
针对特种移动机器人及仿生移动机器人的控制系统设计需求,密切结合机械本体、运动机理,在典型的三级递阶结构框架下,遵循多级分布式控制系统的设计原理和方法,给出了与机器人本体特点相密切结合的控制系统体系结构设计,以及各层次控制方法的设计要点。在此基础上分别针对基本的、高级的或智能的控制需求,相应设计了传统的、先进的和智能的控制方法。
主要研究工作及成果如下:
1.重点阐述了移动机器人中多级分布式控制系统的设计方法。遵循递阶智能控制系统的基本原理,分别针对底层、中间层以及上层控制系统,从研究的内容上、功能上、方法上给出了较为全面的建议。
2.详尽分析并提出了移动机器人中多级分布式控制系统的建构思路与实现方式。着重从工程实现的角度,给出了移动机器人的多级分布式控制系统中,常见的多种典型结构及其衍生形式,并特别分析了各层次之间的通讯系统的设计与实现技术。
3.将所提出的多级分布式控制系统设计方法应用于几种典型的移动机器人中,重点阐述了带鳍片的热交换管道检测机器人、现代“木牛流马”四足步行机器人、一种蛇形机器人等的控制系统和控制方法。作为推广应用的实例,还讨论了人机一体化两足步行假肢、全方位轮式SMA蠕动微机器人、小型履带式爬壁机器人等的控制系统设计和实现。