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外文翻译一种新颖的轮式机器人的动力学—分析与仿真中文版.doc

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外文翻译一种新颖的轮式机器人的动力学—分析与仿真中文版.doc

一种新颖的轮式机器人的动力学—分析与仿真摘要:我们介绍了一种新式两轮移动机器人的动力学性能的分析与仿真,其新颖之处在于其与控制部分的平衡,而这是其“quasiholonomy”的结果(一种其它地方也介绍过的概念)。该机器人的数学模型是在拉格朗日方程的构架下形成的,通过余角及方阵(这些概念在以前的著作中曾提过)。为了证实前面提到的模型还进行了一些仿真。并且,我们提供了对应与不同输入及初始条件的动态响应,而这些对于机器人的设计和控制很关键。关键字:轮式移动机器人非完整约束多物体系统动力学动力学仿真1.介绍当今很多场合都需要便宜、可靠并且简单的轮式移动机器人(WMRs):•做家务活的服务机器人•行动不便人士的辅助机器人•娱乐机器人•行星间探险的机器人•材料处理的工业机器人在前述行业的任一领域都可以利用一种新的轮式移动机器人(WMR)Quasimoro。Quastmoro包括:两驱动轮及承载高效负载的中间体。这种当下在设计的机器人,其新颖在于其与控制部分的平衡。这是通过赋予机器人一种被称为quasiholonomy的性能来实现的。为了达到quasiholonomy机器人的质心被置于通过轮心连线中点的垂直面上。并且,为了克服不平衡,中间体的质心位置应低于前面所提到的线。除了赋予机器人quasiholonomy性能,其工艺也使Quasimoro能够在无障碍位置实现转动。该机器人的两个主要任务为:•确定由中间体承载的负载在同一平面上的位置和方向(定位任务)•平衡中间体的晃动(平衡任务)通过关于两轮机器人文献的查阅可知有三种不同的系统:SCOUT[2],Ginger-Segway[3],及JOE[4]与Quasimoro不同,SCOUT平衡不需要任何反馈系统,因为其依赖于第三个支撑来保持其负载与垂直方向同向。并且,机器人的质心低于两轮心连线,并且不用任何陀螺仪来检测中间体的倾斜,Quasimoro利用了Segway及JOE更简单的控制系统。机械系统的数学模型对精确控制及其性能的实际预测或者仿真都是必要的。我们在拉格朗日方程构架下建立Quasimoro的数学模型,该数学模型表达了两个非线性输入并有三个输出的动力系统。我们利用该系统对不同输入及初始条件的动态响应的仿真与分析来验证该模型。这种分析结果对机器人的优化设计和控制很关键。结果显示完成上述两任务最主要的干扰因素是中间体的晃动。因

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