爬楼机器人行走机构设计研究：轮组结构优化与运动控制分析

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    概括：

   

    楼梯是人工环境中最常见的障碍物，也是移动机器人最难克服的障碍之一。本文主要研究爬楼梯机器人行走机构的结构设计。在对爬楼梯机构及其爬行物体进行深入分析的基础上，设计了一种具有明显相对优势的轮式结构爬楼梯机器人。分析了机器人小车的运动学模型，论证了小车任意曲线运动中包含的旋转、直线前进运动、弧线前进运动三种基本运动单元的可行性。在机器人速度匹配控制的基础上，进一步实现机器人运行过程中的轨迹控制。引入虚拟样机技术，通过三维建模，导入动态仿真软件ADAMS进行仿真。分析上下楼梯过程中车体倾斜角度的变化，找出影响波动的原因，并提出改进建议；模拟上下楼梯过程中轮组的扭矩，以及前后轮组的功率变化。 ，获得强大的分析参数，促进机构结构和传动设计的优化，为生产性能优异的物理样机节省成本。文章最后在结构环境下研究设计了一种以单片机为核心的建筑爬升控制系统。控制系统中，采用对称布置的超声波传感器来获取自主爬楼梯所需的两个关键参数θ和q；对驱动大功率电机的电路进行了分析，替换了通常使用驱动芯片L298N的电路，设计了更适合大功率、更安全的电机驱动电路。在机器人本体主要结构参数设计的基础上，制作了物理样机，并在实践中验证了方案的可行性。本文所做的工作为进一步设计具有更好结构性能和更高控制智能的爬楼梯机器人控制奠定了良好的平台。

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