一種質(zhì)心不確定移動(dòng)機(jī)器人的建模方法
【專利摘要】本發(fā)明為機(jī)器人控制【技術(shù)領(lǐng)域】，具體為一種質(zhì)心不確定輪式移動(dòng)機(jī)器人的建模方法。考慮到機(jī)器人在實(shí)際的工作之中受到負(fù)載、路況、零部件相互摩擦等諸多內(nèi)外界因素的影響，導(dǎo)致質(zhì)心偏離兩驅(qū)動(dòng)輪的中軸線，且具體位置難以確定，為三點(diǎn)式移動(dòng)機(jī)器人建立以不確定質(zhì)心為參考點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型。應(yīng)用機(jī)器人相關(guān)參量之間的幾何關(guān)系為質(zhì)心偏離輪軸中軸線的三點(diǎn)式移動(dòng)機(jī)器人提供一種建立運(yùn)動(dòng)學(xué)模型的方法。
【專利說明】一種質(zhì)心不確定移動(dòng)機(jī)器人的建模方法
【技術(shù)領(lǐng)域】:
[0001]本發(fā)明屬于機(jī)器人控制【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種用于質(zhì)心不確定的移動(dòng)機(jī)器人建模方法，特別涉及一種移動(dòng)機(jī)器人以不確定質(zhì)心為參考點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型的建立方法。
【背景技術(shù)】:
[0002]為移動(dòng)機(jī)器人建立運(yùn)動(dòng)學(xué)或動(dòng)力學(xué)模型，是機(jī)器人控制的基礎(chǔ)。一般情況下都是在假設(shè)移動(dòng)機(jī)器人的質(zhì)心位于輪軸幾何中心來給機(jī)器人建立模型。這只有當(dāng)機(jī)器人本身的結(jié)構(gòu)(包括加帶的負(fù)載)完全對(duì)稱時(shí)才能實(shí)現(xiàn)，否則移動(dòng)機(jī)器人是不可能完全遵照上述模型進(jìn)行實(shí)際工作的。一方面，由于負(fù)載以及路面的原因。因?yàn)橐苿?dòng)機(jī)器人的工作最終要依靠負(fù)載來實(shí)現(xiàn)，所帶的負(fù)載有大有小、有輕有重而且形狀各異，再加上機(jī)器人所行走的路面粗糙程度也不盡相同，出現(xiàn)車體打滑與傾斜在所難免，導(dǎo)致移動(dòng)機(jī)器人的質(zhì)心不可能精確地位于中軸線上，總會(huì)有或多或少的偏移。另一方面，由于機(jī)器人自身的結(jié)構(gòu)和材料。機(jī)器人本身的制造材料、工藝手法、裝配方式以及零部件(比如軸承與螺栓；驅(qū)動(dòng)電機(jī)與支撐面)之間的接觸摩擦和震動(dòng)都會(huì)影響移動(dòng)機(jī)器人的模型，造成機(jī)器人自身質(zhì)量分布不均勻，所以即便是機(jī)器人空載，質(zhì)心也會(huì)由于其自身的工藝缺陷和機(jī)械摩擦而發(fā)生偏移。近期有針對(duì)于質(zhì)心位于輪軸的中軸線上的情況給機(jī)器人建立運(yùn)動(dòng)學(xué)模型。但機(jī)器人最終是要負(fù)載的，經(jīng)過仔細(xì)分析不難發(fā)現(xiàn)，移動(dòng)機(jī)器人在運(yùn)行過程中要受到負(fù)載位置、路面狀況、周邊環(huán)境等諸多因素的影響，因此質(zhì)心不可能總是精確地落在位于輪軸幾何中心獲輪軸中軸線上。因此，非常有必要為質(zhì)心偏離輪軸中軸線一定角度的三點(diǎn)式移動(dòng)機(jī)器人提出一種建模方法。

【發(fā)明內(nèi)容】
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[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，提供一種質(zhì)心偏離輪軸中軸線一定角度的三點(diǎn)式移動(dòng)機(jī)器人的建模方法，來提高機(jī)器人的精確控制。
[0004]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種質(zhì)心偏離輪軸中軸線一定角度的三點(diǎn)式移動(dòng)機(jī)器人的建模方法，包括以下步驟:
[0005](I)質(zhì)心位于輪軸中點(diǎn)時(shí)的建模。
[0006](2)質(zhì)心位于輪軸線時(shí)的建模。
[0007](3)質(zhì)心偏離輪軸中軸線時(shí)的建模。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1質(zhì)心位于輪軸中軸線的機(jī)器人系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖
[0009]圖2質(zhì)心偏離輪軸中軸線的機(jī)器人系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖
【具體實(shí)施方式】
[0010]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。[0011 ] 1、質(zhì)心位于輪軸中點(diǎn)和輪軸中軸線的情況。
[0012]當(dāng)移動(dòng)機(jī)器人的質(zhì)心嚴(yán)格地位于其輪軸中軸線上時(shí)，三點(diǎn)式移動(dòng)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)如圖1，E為兩輪軸線中點(diǎn)，設(shè)點(diǎn)F為機(jī)器人質(zhì)心，D為點(diǎn)E與點(diǎn)F的距離,U1表示機(jī)器人前進(jìn)的速度，a為機(jī)器人相對(duì)X1軸的轉(zhuǎn)角，且滿足ae[0,2;r), ?2 =々表示機(jī)器人轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度。設(shè)點(diǎn)E的坐標(biāo)為E=(x' px' 2，a')，則E(質(zhì)心位于輪軸中點(diǎn))點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程為
【權(quán)利要求】
1.一種質(zhì)心不確定輪式移動(dòng)機(jī)器人的建模方法,其特征在于為三點(diǎn)式移動(dòng)機(jī)器人建立以質(zhì)心為參考點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型,包括建立質(zhì)心與輪軸中點(diǎn)之間的關(guān)系、以及質(zhì)心為參考點(diǎn)的機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)模型。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種質(zhì)心不確定輪式移動(dòng)機(jī)器人的建模方法，其特征在于建立質(zhì)心與輪軸中點(diǎn)之間的關(guān)系。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種質(zhì)心不確定輪式移動(dòng)機(jī)器人的建模方法，其特征在于通過求導(dǎo)建立質(zhì)心位于輪軸中軸線時(shí)的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種質(zhì)心不確定輪式移動(dòng)機(jī)器人的建模方法，其特征在于建立當(dāng)質(zhì)心偏離中軸線時(shí)質(zhì)心與輪軸中點(diǎn)之間的關(guān)系。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種質(zhì)心不確定輪式移動(dòng)機(jī)器人的建模方法，其特征在于通過求導(dǎo)建立質(zhì)心偏離中軸線時(shí)的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型。
【文檔編號(hào)】G05D1/00GK103616892SQ201310681070
【公開日】2014年3月5日 申請(qǐng)日期:2013年12月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月9日
【發(fā)明者】師五喜 申請(qǐng)人:天津工業(yè)大學(xué)