移动机器人机械臂的结构设计+文献综述(2)
时间:2017-05-15 17:31 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
移动机器人技术的研究属于多学科相互交叉，相互渗透的，对它的研究具有很大的理论价值和广阔的应用前景。在工业机器人问世40多年后的今天，机器人以被人们看作为一种生产工具，同时随着科学技术的迅速发展和人们生活水平的提高，机器人的功能以不再是只能从事某项简单的操作，而是可以承担多种任务；机器人的工作环境也不再是固定在工厂和车间现场，而是开始走向海洋、太空和户外，有些甚至已经进入医院、家庭和娱乐场所。具有智能特性的自主式移动机器人正在向非制造业方向发展，这些非制造业包括航天、海洋、军事、建筑、医疗护理、服务、农林、办公自动化和灾害救护等，如飞行机器人、海难救援机器人、化肥和农药喷洒空中机器人、护理机器人等。近年来，对移动机器人的研究受到重视，仿照生物的功能而发明的各种移动机器人越来越多，小型娱乐机器人玩具、家用服务机器人，大到工程探险、反恐防爆、军事侦察机器人等 。相应地，这些领域对所用的移动机器人系统也提出了更高的要求，特别是在机器人的运动速度、灵活性、自主性、作业能力等方面的要求越来越高。因此，无论是在制造业还是在非制造业，具有智能特性的自主式移动机器人成为了国内外研究的热点。 历史上一切高端技术无不首先应用于军事领域，移动机器人机械臂也不例外。随着二十世纪末的几场局部战争和二十一世纪初期席卷全球的反恐战争进程，特种战争以及城市战争日益成为战争一类型的主角，这一转变直接推动了各国地面移动作战平台即军用地面移动机器人的发展。现代战争凸显了局部范围内的信息化，而战争机器人凭借自身的优势特点，已经在本世纪的战争，例如伊拉克战争中成为耀眼的新星。现代战场尤其是城市内反恐怖战争中单兵的生存能力受到了极大的挑战，微小型地面移动机器人由于体积小、隐蔽性好、快速反应、机动性好、生存能力强、成本低等特点，并且可以在远程遥控甚至自主情况下完成部分原本由士兵完成的任务，可以不论是白天还是黑夜都能了解周围的楼房里及街道上的敌情。除侦查外，微小型机器人搭载微小型武器系统还可完成诸如扫雷、排除爆炸物、控制武器射击等各项任务，而且不会有人员伤亡，极大减少了伤亡率。因此特别适用于城市和恶劣环境下的局部战争和信息战争，具有重大意义和军事效益。二十一世纪的战场，战争的初期极可能是一场无人系统的较量。永不疲倦、无所畏惧的微小型无人移动机器人是最理想的士兵。它们已在战争中显示出的作战本领，可以证明它们在未来战场上的重要地位。微小型无人移动机器人的机械臂特别适用于城市和恶劣环境下（如核、生、化战场等）的局部战争和信息战争，具有重大战略意义和效益。 1.2 移动机器人的发展现状及研究 1.2.1 国外移动机器人发展现状 1.2.2 国内移动机器人发展现状 1.2.3 移动机械臂的研究热点 综合国内外对于移动机器人的研究情况，当代移动机器人的研究主要集中于以下几个方面。 （1）机械臂结构。机械臂机械形式的选项和设计，是根据实际需要进行的。在机械臂机构方面，结合机器人在各个领域及各种场合的应用，研究人员开展了丰富而富有创造性的工作。当前，对足式步行机器人、履带式和特种机器人研究较多。但大多数处于实验阶段，而轮式机器人由于其控制简单、运动稳定和能源利用率高等特点，正在向实用化迅速发展。 （2）运动控制技术。稳健的运动控制技术室移动机器人整体性能的基础，由于移动机器人机械臂本身是一个非完整约束系统，是一个欠驱动的零漂移的动力学系统，因此，该系统不能通过连续可微的时不变的状态反馈加以镇定。为此，通过时变、不连续控制以及混合策略，根据动力学模型和运动学模型，建立合理的反馈控制律，实现速度和转向的自动控制，以及不同工作状态之间的平稳过渡，是该项技术核心内容。 (责任编辑：qin) |