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移动机器人-浙江大学控制科学与工程学院
移动机器人
轮式移动机器人
浙江大学控制科学与工程学院
轮式移动机器人
2
轮式移动机器人
• 轮子在移动机器人中最常用
• 三个轮子的移动机器人能够保证稳定平衡
• 当轮子多于三个时,需要悬挂系统保证所有轮子
与地面接触
• 轮子的个数选择依赖于应用
• 轮式机器人的重点在牵引、稳定性、机动性和控
制,平衡性不是主要问题。
3
四种基本轮子类型
• a)标准轮
– 几个自由度?
• 轮轴
• 地面接触点
• b)小脚轮
– 几个自由度?
• 轮轴
• 地面接触点
• 结合点
4
四种基本轮子类型
• c)瑞典轮
– 几个自由度?
• 轮轴
• 辊轴
• 地面接触点
• d)球形轮
– 几个自由度?
• 地面接触点
• 底盘平面上自由运动
有动力的球形轮的悬挂系统技术上实现困难,
一般类似于具有动力的机械鼠标
5
轮式移动机器人
3个自由度:
• Swedish轮 绕轮子主轴转动
绕滚子轴心转动
绕轮子和地面的接触点转动
45度Swedish轮 90度Swedish轮 连续切换轮
存在不连续振动 振动较小
6
轮式障碍翻越
仅依靠摩擦力 改变重心 自适应悬挂机制
7
移动机器人运动学
8
移动机器人运动学
• 运动学:研究机械系统的运动方式,是实现机器人运
动控制的基础
• 工作空间:
– 机械臂:机械臂末端执行器可能到达位置的范围
– 移动机器人:机器人在环境中可以到达的可能姿态的范围
• 可控性
– 机械臂:在工作空间中实现从一个位姿移动到另一个位姿的
控制方式
– 移动机器人:在工作空间中的可能路径和轨迹
• 动力学的约束和影响
9
移动机器人运动学
• 主要内容
– 运动学模型和约束 – 移动机器人的工作空间
• 机器人位置表示 • 工作空间的概念
• 前向运动模型 • 完整性
• 轮子的运动学约束
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