四轮式汽车底盘探伤机器人的设计及运动控制四轮式汽车底盘探伤机器人的设计及运动控制.pdf

四轮式汽车底盘探伤机器人的设计及运动控制宰??言黄永斌?藕?朱珏????ù笱Щ?倒こ逃肓ρаг赫憬???????诹??こ萄г汉诹????????摘要：本文介绍了一种汽车底盘探伤机器人的系统结构，建立了机器人运动状态方程，设计了解耦控削器。该机器人使用全向轮运动机构，以无线摄像系统实现底盘图像采集并进行传输，采用自抗扰控制器进行运动控制。仿真实验验证了本文设计的机器人具有使用范围广、平台移动灵活、运动状态平稳，可有效弥补传统探伤方法的不足。此外，本文建立的四轮式全向移动机器人运动状态方程，以及本文采用的自抗扰控制方法，对于其他相关研究具有一定的借鉴意义。关键词：底盘探伤状态方程自抗扰控制解耦控制汽车底盘安全对驾驶安全至关重要。汽车底盘长期暴露在空气中，浸渍酸碱性污水，极易发生锈蚀，不良路况也会使底盘发生剐蹭。目前???对于汽车底盘创伤检查，多数维修人员使用车下目测的方法。长时间仰视容易导致颈椎疲劳拉伤，举升机的机械动作与车下狭小的工作环境也威胁着检测人员的人身安全。因此设计适应车下工作环境，以及能够实时获取汽车底盘创伤细节的高效率移动检测平台具有重要的应用价值。为了提高移动平台的移动效率，一般采用全向轮作为运动机构，而关于全向轮的研宄与应用已有很多。瑞典的????麦克纳姆??咀钤缟杓屏寺罂四赡仿郑?⒁来松昵肓俗ɡ?Ｔ谟τ梅矫妫?拦鶤???公司最早将麦克纳姆轮使用在商业化车辆上。美国卡内基·梅隆大学的??、???等研制出具有四个????值娜ǚ轿灰贫??鱑????没?魅丝稍诘孛嫔献灾髟硕?９?揽萍即笱Ш５ぁ⒘跤衽舻戎?新设计了????郑?⒁来松昵肓巳?蚵肿ɡ鸏?。在理论研究方面，??????运用矩阵变换法建立了麦克纳姆轮的运动学模型【?；???冉狭舜?吵德钟肼罂四赡仿值牟煌???隽寺罂四赡仿值脑硕?в攵?力学方程???篛?????慕?寺罂四赡仿值纳杓疲?岣吡顺德值男?剩籄????治隽似浼负翁匦裕??究了麦克纳姆轮的运动性能??汗?谘д咄跻恢翁致哿寺罂四赡仿质迪秩ǚ轿辉硕?奶跫?啊；褂衅渌?疃?文献???涉及麦克纳姆轮的研究。虽然已有关于全向轮运动规律和应用的大量研究，但未见将其应用在汽车底盘探伤机器人的相关案例，也未见针对汽车底盘探伤的相关机器人的相关文献。本文针对汽车底盘探伤问题，设计了底盘探伤机器人，采用全向轮移动机构，能较好得适应车下狭小的工作环境：对底盘图像数据的采集。可以辅助维修人员对汽车底盘出现的锈蚀、剐蹭、创痕等做出识别：采用自抗扰控制器，可以实现灵活、平稳的运动控制。汽车底盘创伤机器人的设计可以很好地解决目前汽车底盘创伤检测中存在的问题，具有很大的实用价值。浙江金华人，汉，旨?淌冢?饕Q芯糠较颍浩?堤缴搜泄砝渫涓纸峁沟奈榷ㄐ苑治觯珽．??：?????．??甤??计算机技术与应用进展·??‘基金资助：本论文受宁波大学??科研项目，黑龙江工程学院科研创新项目，教育部留学回国人员科研启动基金，浙江省重中之重“近海工程冲击和安全”子课题???????憬?∽匀豢蒲Щ???．??????，宁波市自然科学基金?????????湍?ù笱?蹩沓闲腋；?鹬е??作者简介：黄永斌??一?男，江苏徐州人，汉，在读本科生，主要研究方向：汽车探伤研究，???：????????．???张贺??．??校??招熘萑耍?海?诙帘究粕??饕Q芯糠较颍浩?堤缴搜芯浚珽—??：??????．??．朱珏????，女，? 魅俗芴褰峁购凸ぷ髟??机器人主体分成三个部分：全向行走机构、控制机构和图像采集机构。???蛐凶呋?谷?蛟硕??共捎没ゲ故饺?蚵郑?员苊夥腔ゲ菇峁谷?蚵衷诘着掏枷癫杉?被?构产生震动【?】，影响图片采集质量。同时选择四轮底盘作为机构平台，底盘配有四台??戎绷鞫婊???机轴线交于平台中心点，相邻轴线夹角为?????刂苹?箍刂葡低澈?蠵?控制、电子罗盘、蓝牙通信等功能模块。系统选用????控制器为主控，利用??？榈腜?功能模块驱动舵机，并利用?功能来测得转速数据，对速度实现闭环调控。控制器同时集成?崾?致夼蘃?????源思嗖馄教ㄊ导饰恢茫?⒂肎??Ｄ?线???驱动?????允酒粒?允净?魅耸凳痹硕?问?？刂破魃杓浦刑砑恿死堆劳ㄐ殴δ埽??肬??肜?牙串口模块的无缝连接，可实现?平台及????教ǘ曰?魅说氖凳笨刂坪褪?莸氖凳被袢　?功能模块的使用，保证了控制器电路设计简单可靠，经实验证明控制机构整体工作状态良好，通信数据传输速率稳定，能满足对底盘探伤的控制要求。??枷癫杉???图像采集机构含有无线摄像头、无线传输、???萁邮盏饶？椤Ｏ低逞∮??线无线摄像头，该类型摄像头采用????图像传感器，可采集??缡痈袷酵枷瘛Ｉ阆裢饭ぷ鞯?压高于全向运动机构的工作电压，使用?组合电池为其独立供电。无线传输模块的理论传输距离为?米，在阻碍物存在情况下可保持?米以上的