感器技术以及信息处理技术的发展，移动机器人已被广泛应用于工业农业医疗保安巡逻等行业。机器人技术的发展，它应该说是个科学技术发展共同的个综合性的结果，也同时，为社会经济发展产生了个重大影响的门科学技术，它的发展归功于在第二次世界大战中，各国加强了经济的投入，就加强了本国的经济的发展。另方面它也是生产力发展的需求的必然结果，也是人类自身发展的必然结果，那么人类的发展随着人们这种社会发展的情况，人们越来越不断探讨自然过程中，在改造自然过程中，认识自然过程中，实现人们对不可达世界的认识和改造，这也是人们在科技发展过程中的个客观需要。国外对于移动机器人的研究起步较早，日本是开发机器人较早的国家，并成为世界上机器人占有量最多的国家，其次是美国和德国。进入年代，随着技术的进步，移动机器人开始在更现实的基础上，开拓各个应用领域，向实用化进军。前苏联曾经在移动机器人技术方面居于世界领先的地位，俄罗斯作为前苏联的继承者，在机器人技术领域依然具有相当雄厚的技术基础，科技有限公司把在开发空间机器人中获得的经验应用于开发地面机器人系统，如极坐标平面移动车爬行移动机器人球形机器人工作伙伴平无锡太湖学院学士学位论文台以及移动车等，最近的突出成果是年发射的火星漫游机器人勇气号与机遇号。虽然国内有关移动机器人研究的起步较晚，但也取得了不少成绩。年国防科技大学贺汉根教授主持研制的无人驾驶车采用了四层递阶控制体系结构以及机器学习等智能控制算法，在高速公路上达到了的稳定时速，最高时速，而且具备了自主超车功能，这些技术指标均处于世界领先的地位。但是我国在机器人的核心及关键技术的原创性研究高性能关键工艺装备的自主设计和制造能力高可靠性基础功能部件的批量生产应用等方面，同发达国家相比，我国仍存在较大的差距。未来研究热点是将各种智能控制方法应用到移动机器人的控制。移动机器人的主要组成个理想的移动机器人系统通常由三个部分组成移动机构，感知系统和控制系统。移动机构是移动机器人的核心，决定了机器人的核心，决定了机器人移动空间。感知系统般采用摄像机，激光测距仪，超声波传感器，红外传感器，陀螺仪等。随着计算机技术人工智能技术和传感技术的迅速发展，移动机器人的控制系统的研究具备了坚实的基础和良好的发展前景。移动机器人的控制与工作环境信息密切相关而且包容着各种不确定因素，因此在已知或未知的环境中作业时，以适当的建模方法表达环境，用必要的传给器探测环境具有重要意义。机器人的构型选型和设计需要根据机器人实际执行的工作来进行，尤其对适应环境能力要求较高的移动机器人来讲，构型不仅满足应用场合，积极开饭新的结构更要使机器人运行稳定且可靠。从而减少误差及不稳定影响。对移动机器人机构学的研究还涉及机器人的运动学，动力学问题。控制系统的输入量需从对机器人的运动学，动力学建模分析得到的数学模型计算得出。移动机器人是个交叉的研究领域，涉及机械，控制，传感器技术，信息信号处理，模式识别，人工智能和计算机技术等技术科学。本课题应达到的要求设计移动移动机器人行走机构的总体结构和参数建立移动机器人的运动学模型及机器人四轮转向系统的动力学模型研究移动机器人运动的动态特性和机器人自主控制的问题。移动机器人结构设计移动机器人行走机构的总体结构和参数机器人运动方式的选择到目前为止，地面移动机器人的行驶机构主要分为履带式腿式和轮式三种。这三种行驶机构各有其特点。履带式图四段履带机器人图六段履带机器人腿式图三腿机器人图四腿机器人无锡太湖学院学士学位论文轮式图单轮滚动机器人图两轮移动机器人图三轮移动机器人图四轮移动机器人图六轮移动机器人图八轮移动机器人图轮腿式机器人综上各移动机器人特点如下表所示移动机器人结构设计表各移动机器人特点行驶结构车轮式移动机器人步行式移动机器人履带式移动机器人特点般适用于平底运行，切操作简单，运动稳定，运动速度和方向容易控制。按照轮子个数又可以分两轮式三轮式四轮式六轮和八轮式。具有跨越越障能力，对环境有良好的适应能力等优点，尤其是多足式对环境的适应能力更强。但它也存在动作不连贯，速度较慢，控制复杂，实现相对困难等不足。履带式机器人可以跨越障碍，攀爬低度不高的台阶，行动速度快，承载能力强，适用于在凹凸不平的地面上行走，但不易转向。在设计移动机器人时也应遵循以下机构设计原则总体结构应容易拆卸，便于平时的试验调试和修理。应给机器人暂时未能装配的传感器功能元件等预留安装位置，以备将来功能改进与扩展。运用三维软件画出零件图，然后再装配成装配图，可以清晰明了的看出哪里设计合理哪里装配方便，哪里会产生干涉。通过对以上方式的比较，我们选用轮子方式做为机器人运动方式，它符合我们的设计要求适应室内活动环境，需要动力较小，能量消耗少，结构实现简单可靠。轮式机器人移动能力分析轮式移动机器人的分类方法主要有按具有的自由度划分，有三自由度类型，二自由度类型等。按驱动方式划分有铰轴转向式，差速转向式等。本设计按照传统的车轮配置方式划分来讨论。本毕业设计课题主要是为了掌握和了解轮式移动机器人的基本结构和运动控制系统的能力，基本能实现前进后退范围转动的运动,也可以为机器人的分别由两台直流伺服电动机驱动，每台电机与各自驱动的主动轮构成速度闭环，在额定工作载荷的范围内，调节两电机的速度控制电压即可调节轮式移动机器人的运动控制两主动轮驱动电机的转速，从而实现移动机器人的运动方向和运动速度的控制。根据上小节有关轮式机器人运动学原理的分析，画了如图所示的运动控制框图。图中的轨迹规划模块根据各种传感器信息产生机器人小车将要运行的系列状态，作为控制指令发送给运动控制器，运动控制器通过比较机器人小车当前的实际状态和小车将要实现的状态进行比较，利用定的控制算法产生送给伺服控制器的速度指令信号。伺服控制器直流伺服电机光电编码器速度检测环节组成个闭环的控制系统，即闭环速度控制。光电编码器与直流伺服电机同轴安装，产生的信号分为两路，路送至速度检测模块，作为电机速度控制的反馈信号另路送至相对位置估计模块，通过对编码器脉冲信号的计数获得左右两轮的相对位置信息，作为运动控制器的反馈信息。图运动控制大体图框伺服驱动器又称为伺服控制器伺服放大器，是用来控制伺服电无锡太湖学院学士学位论文机的种控制器，其作用类似于变频器作用于普通交流马达，属于伺服系统的部分，主要应用于高精度的定位系统。般是通过位置速度和力矩三种方式对伺服马达进行控制，实现高精度的传动系统定位，目前是传动技术的高端产品。光电编码器是种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量的传感器，是目前应用最多的传感器。般的光电编码器主要由光栅盘和光电探测装置组成。在伺服系统中，由于光电码盘与电动机同轴，电动机旋转时，光栅盘与电动机同速旋转经发光二极管等电子元件组成的检测装置检测输出若干脉冲信号。通过计算每秒光电编码器输出脉冲的个数就能反映当前电动机的转速。此外，为判断旋转方向，码盘还可提供相位相差的个通道的光码输出，根据双通道光码的状态变化确定电机的转向。根据检测原理，编码器可分为光学式磁式感应式和电容式。根据其刻度方法及信号输出形式，可分为增量式绝对式以及混合式种。我采用的光电编码器作为传感器来实现车体方位推算，最大的优点是系统简单并且成本较低，在车轮作纯滚动的情况下，轮轴中心在纵向经过的距离。应与车轮与地面接触之外缘任固定点绕车轮圆心在环向所经过的距离相等。根据左右两驱动轮电机的光电编码器所发出的脉冲的个数，而求出车体方位。可行性分析四轮机构其优点是驱动轮和负载能力更强，具有较高的地面适应能力和稳定性。两轮驱动机构是最常用的种驱动机构。该机构利用个高精度驱动轮和两个随机轮构成。左右两个驱动轮由两个电动机经过减速器驱动，随机轮置于机器人底盘的前方位置。机器人的行进方向由两轮驱动机构的速度差值决定，通过对两个电机施加不同的速度可实现任意方向的驱动，因此可以实现全向移动。这种结构的特点是运动灵活，机构组成简单当两轮转速大小相等方向相反时，可以实现机器人本体的灵半径回转。移动机器人结构设计结论与展望结论将近半年的毕业设计快接近尾声，这次毕业设计我的主要任务是有移动式机器人的设计。此次设计和我们以前所做的课程设计大不样。毕业设计是项系统工程，比以前的任何次课程设计都更全面和深入。在本次设计中，从明确设计要求到系统方案的确定，每步都需要详细的分析和计算，并要做出相应的性能分析。本文首先从课题出发，了解了国内外机器人发展的现状，然后根据设计题目拟定了个大体设计方向。然后比较了机器人的种类，特性，能完成的动作，能实习的动作。分析了四轮车式移动机器人的总体机构方案和选择，包括电机的选择，供电系统的选择，齿轮的选择大小等等。然后建立了移动机器人的运动学模型，及运动学进行分析，建立了不考虑滑行刹车等的四轮机器人理想运动学模型比较了两种运动规划方法并进行了仿真。为进步研究四轮车式机器人的运动控制。再然后建立了轮式机器人动力学模型并对轮子的转角转速进行了仿真。最后对移动机器人自主控制问题进行了研究，分析了怎么使机器人根据规划好的路径运动的实现，简要阐明了它的控制原理。不足之处及未来展望本文仅仅讨论了其中结构与机构方面的内容，论文并不完善，有待于在以下几个方面作进步的探索和深化第轮式移动机器人应该是种智能机器人，而本设计还这是在理想状态下设计的移动式机器人，例如机器人的越障能力和行驶机构的参数选取有很密切的关系。在结构形式确定的基础上，有必要对行驶机构的参数作进步的优化，以求得到越障性能和车体的稳定性。第二如何将行驶机构和轮式驱动系统结合起来将是控制系统的关键。把控制系统和机械结构充分结合起来，对机器人的研究就更有实际意义。而本文在自主控制系统方面研究的比较浅层次，例如没有提高直流伺服电机的精度，没有处理机器人运动的处理器。控制软件方面也没有进行研究，要确保它的实时性，可靠性，灵活性。第三在机器人的外部传感器方面没有研究，比如机器人的越障能力，碰壁能力，刹车能力，获取外部的信息比较少，只是为了实现机器人的个总体运动而设计的。由于自身知识水平和实践环境的有限，过程中有很多的不足之处，与实际运用还有很多的距离。许多问题虽然在老师