《電子技術(shù)應(yīng)用》
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水泥地面打磨機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
2020年電子技術(shù)應(yīng)用第2期
胡春生1,,修 瑞2,,王 德1
1.寧夏大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院,寧夏 銀川750001,;2.中國電子科技集團(tuán)公司第二十一研究所,,上海200233
摘要: 建筑行業(yè)中水泥地面多采用人工配合機(jī)械進(jìn)行打磨平整,工作環(huán)境惡劣且工作效率低,,而自動(dòng)打磨機(jī)器人可以代替人工作業(yè),、提高工作效率。針對(duì)水泥地面打磨機(jī)器人,,研究其復(fù)雜運(yùn)動(dòng)中基本運(yùn)動(dòng)的控制,,提出了水泥地面打磨機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制方案。首先建立機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型,,并設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了基本運(yùn)動(dòng)的速度控制算法,,然后以STM32單片機(jī)為控制的核心,完成了對(duì)水泥地面打磨機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì),,實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人復(fù)雜軌跡中基本運(yùn)動(dòng)的控制,。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,機(jī)器人在直線運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)彎運(yùn)動(dòng)時(shí),最大定位誤差為3.1 cm,。驗(yàn)證了該系統(tǒng)對(duì)于機(jī)器人基本運(yùn)動(dòng)控制的可靠性和穩(wěn)定性,為類似的機(jī)器人的控制提供參考,。
中圖分類號(hào): TN41;TP24
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A
DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.191263
中文引用格式: 胡春生,,修瑞,,王德. 水泥地面打磨機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].電子技術(shù)應(yīng)用,2020,,46(2):103-108.
英文引用格式: Hu Chunsheng,,Xiu Rui,Wang De. Design of motion control system for cement floor polishing robot[J]. Application of Electronic Technique,,2020,,46(2):103-108.
Design of motion control system for cement floor polishing robot
Hu Chunsheng1,Xiu Rui2,,Wang De1
1.School of Mechanical Engineering,,Ningxia University,Yinchuan 750021,,China,; 2.The 21st Research Institute of CETC,Shanghai 200233,,China
Abstract: In the construction industry, the cement floor is often polished by manual and mechanical methods. The working environment is harsh and the working efficiency is low. The automatic polishing robot can replace manual operation and improve the working efficiency. In this paper, the basic motion of the cement floor polishing robot is studied, and the motion control scheme of the robot is proposed. Firstly, the kinematics model of the robot and the speed control algorithm to realize the basic motion were designed. Then, the design of the motion control system of the cement ground grinding robot was designed with STM32 single chip microcomputer as the control core, and the basic motion control in the complex trajectory of the robot was realized. Experimental results show that the maximum positioning error of the robot is 3.1 cm when it moves in a straight line and turns. The reliability and stability of the system for the basic motion control of the robot are verified, which provides a reference for the control of similar robots.
Key words : polishing robot,;motion control;control system design

0 引言

    在我國建筑行業(yè)中,,傳統(tǒng)水泥地面打磨主要是由工人手工工作或者配合半自動(dòng)化機(jī)械產(chǎn)品共同協(xié)作完成,,但是往往造成地面打磨光整度并不是太好,,打磨過程中大量灰塵嚴(yán)重危害了工人健康,,對(duì)于大面積地面時(shí),工作效率非常低[1],。水泥地面打磨機(jī)器人可以有效解決上述難題,,可極大提高工作效率,減輕工作人員勞動(dòng)作業(yè)量,,消除灰塵對(duì)工作人員的傷害[2],。而目前比較成熟的產(chǎn)品往往是由人工扶持的半自動(dòng)產(chǎn)品,通過對(duì)現(xiàn)存的機(jī)器進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)有的機(jī)型太過于笨重,,搬運(yùn)和更換磨片很費(fèi)力,,有的機(jī)型太輕,磨削力不足,,效率低,,大部分產(chǎn)品依然沒有完成無人自動(dòng)打磨任務(wù)[3]。針對(duì)以上問題,需研發(fā)出能夠在少人或者無人看守的情況下自動(dòng)工作的打磨機(jī)器人,,它可以依靠自身的激光雷達(dá)構(gòu)建室內(nèi)地圖,,通過運(yùn)動(dòng)路徑規(guī)劃、定位導(dǎo)航,、運(yùn)動(dòng)控制配合打磨轉(zhuǎn)盤控制,,實(shí)現(xiàn)建筑水泥地面的自動(dòng)打磨。

本設(shè)計(jì)的核心是配合路徑規(guī)劃實(shí)現(xiàn)復(fù)雜運(yùn)動(dòng)中基本運(yùn)動(dòng)的控制,,其原因在于每一種復(fù)雜運(yùn)動(dòng)都可拆解為前進(jìn),、后退、左轉(zhuǎn),、右轉(zhuǎn)等基本運(yùn)動(dòng)的組合,,所以對(duì)基本運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確控制尤為重要。

    在本設(shè)計(jì)中首先對(duì)所研究的機(jī)器人構(gòu)建運(yùn)動(dòng)學(xué)模型,,在分析了機(jī)器人四種基本運(yùn)行方式基礎(chǔ)上,,針對(duì)機(jī)器人速度控制問題提出速度控制算法,并通過MATLAB軟件完成算法的仿真,。在水泥地面打磨機(jī)器人基本運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)過程中是以STM32F103Z為運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的主控芯片,,通過伺服驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng),完成機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)硬件平臺(tái)的搭建,,軟件部分以C語言為編程語言,,在Keil μVision5集成開發(fā)環(huán)境中編程,通過仿真器下載到STM32F103Z芯片,,最后通過機(jī)器人樣機(jī)進(jìn)行實(shí)驗(yàn),。

1 機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)模型建立

    為了準(zhǔn)確描述機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)過程中位姿信息,對(duì)水泥地面打磨機(jī)器人的移動(dòng)車體結(jié)構(gòu)部分進(jìn)行簡(jiǎn)化,,構(gòu)建該機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型,。

    如圖1所示,水泥地面打磨機(jī)器人可以分為兩大部分,,第一部分為功能部分,,主要是打磨盤以及與之相適應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電機(jī),打磨轉(zhuǎn)盤與電機(jī)之間通過V帶進(jìn)行傳動(dòng),,在驅(qū)動(dòng)電機(jī)尾部安裝有編碼器,,通過編碼器獲得驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速信息;另一部分是移動(dòng)機(jī)器人載體,,移動(dòng)機(jī)器人前輪為驅(qū)動(dòng)輪,,通過控制驅(qū)動(dòng)輪完成對(duì)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)方式的控制,兩個(gè)后輪是萬向輪,,只起到支撐作用,。

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    將上述水泥地面打磨機(jī)器人結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡(jiǎn)化,,得到如圖2所示的機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)模型。

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    在圖2中,,Xr,、Yr分別是機(jī)器人局部參考坐標(biāo)系下的橫坐標(biāo)與縱坐標(biāo),X,、Y分別是全局坐標(biāo)系下的橫坐標(biāo)與縱坐標(biāo),,Xr總是與機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)方向保持一致。O是機(jī)器人車體的中心,,設(shè)差速驅(qū)動(dòng)機(jī)器人的廣義坐標(biāo)為q=[x,,y,θ],,其中x,、y表示差速驅(qū)動(dòng)機(jī)器人平臺(tái)兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪中心的中點(diǎn)O的橫坐標(biāo)與縱坐標(biāo)。即兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪連線的中點(diǎn)坐標(biāo),。

    關(guān)于所有涉及參數(shù)的含義為:νL,、νR、ν分別表示驅(qū)動(dòng)輪左輪速度,、驅(qū)動(dòng)輪右輪速度和水泥地面打磨機(jī)器人當(dāng)前速度,;2L表示兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪的間距,近似看做機(jī)器人車寬,;r表示單個(gè)驅(qū)動(dòng)輪的半徑,;θ表示機(jī)器人運(yùn)動(dòng)方向與全局坐標(biāo)系X軸之間的夾角。

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    式(1)中兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪速度υL,、υR共同決定了水泥地面打磨機(jī)器人四種運(yùn)行方式:

    (1)當(dāng)υLR時(shí),,υL、υR同時(shí)正轉(zhuǎn),,地面打磨機(jī)器人向前直線運(yùn)動(dòng),;

    (2)當(dāng)υLR時(shí),υL,、υR同時(shí)反轉(zhuǎn),,地面打磨機(jī)器人向后直線運(yùn)動(dòng),;

    (3)當(dāng)υLR地面打磨機(jī)器人向右轉(zhuǎn)彎,;

    (4)當(dāng)υLR地面打磨機(jī)器人向左轉(zhuǎn)彎。

    針對(duì)水泥地面打磨機(jī)器人的運(yùn)動(dòng),,在坐標(biāo)系Xr-Yr建立運(yùn)動(dòng)學(xué)方程:

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    式(2)表示機(jī)器人運(yùn)動(dòng)過程中的當(dāng)前位姿信息,。通過對(duì)式(2)兩邊進(jìn)行積分化簡(jiǎn),然后經(jīng)過離散化處理得到機(jī)器人空間位姿變化與機(jī)器人驅(qū)動(dòng)輪移動(dòng)距離之間的關(guān)系表達(dá)式:

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    式(3)表示機(jī)器人在tn+1時(shí)刻的瞬時(shí)位姿與兩驅(qū)動(dòng)輪移動(dòng)距離ΔsL,、ΔsR之間的關(guān)系,,xn+1,、yn+1、θn+1表示在tn+1時(shí)刻機(jī)器人的位姿信息,,xn,、yn、θn表示在tn時(shí)刻的機(jī)器人位姿,,左驅(qū)動(dòng)輪的移動(dòng)距離為ΔsL,、右驅(qū)動(dòng)輪的距離為ΔsR

    由以上公式推導(dǎo)過程可以得到機(jī)器人在某時(shí)刻準(zhǔn)確的位姿信息,,在實(shí)際控制過程中,,機(jī)器人位姿信息可由機(jī)器人驅(qū)動(dòng)電機(jī)自帶編碼器的數(shù)據(jù)輸出,計(jì)算出兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪的位移,,最終得到該機(jī)器人的實(shí)際位姿,。此外,利用差速驅(qū)動(dòng)原理[5]改變兩驅(qū)動(dòng)輪的速度,,可以實(shí)現(xiàn)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)方式的控制,,為機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)提供理論依據(jù)。

2 加減速控制算法

    水泥地面打磨機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)中會(huì)產(chǎn)生噪聲以及振動(dòng),,如果沒有合適的運(yùn)動(dòng)控制算法將會(huì)導(dǎo)致機(jī)器人穩(wěn)定性降低,,產(chǎn)生的振動(dòng)也會(huì)加速機(jī)器人機(jī)械部件的磨損,并且會(huì)使得機(jī)器人定位產(chǎn)生較大誤差,,針對(duì)此問題,,本設(shè)計(jì)提出基于“S”型曲線的速度控制算法,該算法能夠有效解決該機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)控制中穩(wěn)定性低,、定位誤差大等問題[6],。

    “S”型曲線具有加速度呈現(xiàn)線性、加速度連續(xù)性,、速度平滑過渡的特點(diǎn),。由于速度曲線的形狀,這個(gè)軌跡稱為雙“S”速度曲線,。曲線是由加加速階段,、勻加速階段、減加速階段,、勻速階段,、加減速階段、勻減速階段和減減速階段這七個(gè)階段組成的,,因此又叫七段式軌跡[7],,如圖3所示。

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    由以上曲線圖可得“S”型速度控制算法數(shù)學(xué)表達(dá)式,。

    速度計(jì)算數(shù)學(xué)表達(dá)式:

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    在該機(jī)器人速度控制算法中,,設(shè)定地面打磨機(jī)器人最大的運(yùn)行速度為0.8 m/s,,最大加速度為0.5 m/s,接著對(duì)“S”型加減速控制算法在MATLAB進(jìn)行仿真,,仿真結(jié)果如圖4,、圖5所示。

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    通過圖4可以看出,,機(jī)器人在前2.5 s處于加速狀態(tài),,在2.5 s時(shí)完成加速過程,速度到達(dá)最大值80 cm/s,,在加速過程中,,速度曲線光滑連續(xù),沒有尖點(diǎn),;在減速時(shí),,情況類似,符合水泥地面打磨機(jī)器人速度控制要求,。

    通過圖5可以看出,,機(jī)器人在前1 s加速度勻速增加,在1 s時(shí),,加速度到達(dá)最大值50 cm/s,,隨后加速度保持不變,在1.6 s時(shí)加速度開始減小,,2.5 s加速度減為零,,機(jī)器人完成加速階段。在加速度減小時(shí),,情況類似,;整個(gè)加速過程曲線連續(xù),滿足加速度要求,。

    通過圖4,、圖5可知:S型曲線在整個(gè)速度調(diào)節(jié)過程中平滑過渡,不存在加速度突變現(xiàn)象,,表明水泥地面打磨機(jī)器人運(yùn)動(dòng)平穩(wěn),,無較大沖擊,可以保證機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)過程中平穩(wěn)運(yùn)行,。

3 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

    從水泥地面打磨機(jī)器人工作角度考慮,,運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)主要包括:車體、驅(qū)動(dòng)輪,、伺服電機(jī)及伺服驅(qū)動(dòng)器,、運(yùn)動(dòng)控制器,、供電電源,、串口通信電路和按鍵模塊,。其中,STM32F103Z芯片是運(yùn)動(dòng)控制器的核心,,主要是通過向兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器發(fā)送一定的頻率脈沖PWM信號(hào),,協(xié)調(diào)控制機(jī)器人兩驅(qū)動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速和方向,最終實(shí)現(xiàn)對(duì)打磨機(jī)器人本體的控制以及打磨盤轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)[8],。

    整個(gè)系統(tǒng)的能量來源是48 V鋰電池通過降壓模塊輸出適配各個(gè)模塊的電壓要求,,運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)硬件框圖如圖6所示。

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    本系統(tǒng)采用STM32F103Z作為控制系統(tǒng)中的控制芯片[9],,STM32的I/O模塊連接按鍵通過高低電平的轉(zhuǎn)換,,實(shí)現(xiàn)信號(hào)的輸入,完成相應(yīng)的功能,。通過STM32的高級(jí)定時(shí)器TIM8模塊輸出PWM波值到伺服驅(qū)動(dòng)器,,伺服驅(qū)動(dòng)器將收到的信號(hào)進(jìn)行分析驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)以及打磨電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng),電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)過程中的位置以及速度信息通過編碼器經(jīng)過伺服驅(qū)動(dòng)器間接傳遞到微控制器中,,用于機(jī)器人的位姿計(jì)算,。其電路如圖7所示。

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    編碼器采集數(shù)據(jù)的反饋電路采用EL357NC光耦芯片,,將伺服驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)生的三對(duì)互補(bǔ)信號(hào)A+A-B+B-Z+Z-通過高速光耦轉(zhuǎn)化為單端信號(hào)A+/B+/Z+輸出到控制器STM32,,本設(shè)計(jì)的機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)電路共有左右兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪的數(shù)據(jù)輸出,該模塊僅以右側(cè)編碼器數(shù)據(jù)采集進(jìn)行介紹,,電路原理圖如圖8所示,。

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    電源模塊主要由鋰電池以及專用電源轉(zhuǎn)換芯片組成,供電電壓為48 V,,其中打磨電機(jī),、機(jī)器人驅(qū)動(dòng)電機(jī)采用鋰電池直接供電,其他電路通過電壓轉(zhuǎn)換模塊將48 V轉(zhuǎn)換為24 V用于吸塵電機(jī)供電,,24 V轉(zhuǎn)5 V用于給編碼器等外圍電路供電,,5 V轉(zhuǎn)3.3 V用于給STM32系統(tǒng)供電。

4 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

    該控制系統(tǒng)采用C語言進(jìn)行軟件編程,,控制系統(tǒng)軟件功能主要是完成控制指令的接收與發(fā)送,、機(jī)器人速度控制算法的解算、對(duì)驅(qū)動(dòng)輪速度進(jìn)行計(jì)算和驅(qū)動(dòng)以及參數(shù)的存儲(chǔ),。

    軟件設(shè)計(jì)主要包括以下幾個(gè)模塊:程序的初始化,、串口通信模塊、定時(shí)器中斷模塊,、伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊,、打磨盤驅(qū)動(dòng)模塊以及電源電量顯示模塊等,運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)軟件的主要工作流程如圖9所示,。

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    在機(jī)器人通電后,,首先對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行初始化,,包括定時(shí)器、PWM函數(shù),、串口函數(shù),,接著開啟外部中斷,當(dāng)系統(tǒng)接收按鍵發(fā)出指令時(shí),,STM32F103芯片輸出PWM波值,,程序運(yùn)行。機(jī)器人開始運(yùn)動(dòng),,同時(shí)編碼器對(duì)電機(jī)的位置進(jìn)行檢測(cè),,通過定時(shí)器計(jì)算出當(dāng)前機(jī)器人位置,當(dāng)機(jī)器人系統(tǒng)即將到達(dá)預(yù)設(shè)目標(biāo)值時(shí),,開始調(diào)用“S”曲線速度控制算法進(jìn)行速度控制直至到達(dá)目標(biāo)值保證機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)精度,。

5 運(yùn)動(dòng)誤差測(cè)試與分析

    水泥地面打磨機(jī)器人實(shí)物圖如圖10所示,在測(cè)試之前,,先打開強(qiáng)電電源開關(guān)用于給兩個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)以及打磨電機(jī)供電,,然后打開弱電控制開關(guān),用于給控制系統(tǒng)供電,。然后通過按鍵控制機(jī)器人的直線行走,、半徑轉(zhuǎn)彎。

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5.1 運(yùn)動(dòng)誤差測(cè)試

    本文對(duì)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)誤差測(cè)試主要分為兩部分:直線運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的誤差,、半徑轉(zhuǎn)彎時(shí)產(chǎn)生的誤差,。

    (1)直線運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的誤差

    在機(jī)器人直線運(yùn)行誤差測(cè)試時(shí),選擇的路程分別為200 cm,、400 cm,、600 cm,在相同的路程以不同的速度進(jìn)行測(cè)試,,并將設(shè)定的目標(biāo)路程與實(shí)際機(jī)器人運(yùn)行的路程之間的差值記為系統(tǒng)產(chǎn)生的定位誤差,。

    整個(gè)誤差測(cè)試過程:第一步,通過按鍵發(fā)送指令到控制器,,在程序中設(shè)置機(jī)器人的目標(biāo)路程,;第二步,按下按鍵,,機(jī)器人按照設(shè)定的路程行走,;第三步,通過卷尺對(duì)機(jī)器人實(shí)際運(yùn)行的距離進(jìn)行測(cè)量,,當(dāng)運(yùn)行距離較小時(shí),,采用游標(biāo)卡尺進(jìn)行輔助測(cè)量;第四步,記錄測(cè)試數(shù)據(jù)繪制表格,;直線運(yùn)行誤差數(shù)據(jù)結(jié)果如表1所示,。

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    通過表1測(cè)試結(jié)果可知,不同的路程或者速度設(shè)置不同時(shí),,均存在一定的誤差,,隨著路程的增加,,機(jī)器人所產(chǎn)生的誤差逐漸增加,;速度增加,機(jī)器人的誤差也呈現(xiàn)增加趨勢(shì),。平均誤差范圍在1.0 cm至1.9 cm之間,,最大誤差2.9 cm時(shí),實(shí)驗(yàn)記錄距離為600 cm,。通過最大誤差和標(biāo)準(zhǔn)差可知,,該控制系統(tǒng)在一定程度上保證了直線行駛時(shí)的精度。

    (2)轉(zhuǎn)彎運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的誤差

    在進(jìn)行機(jī)器人轉(zhuǎn)彎誤差測(cè)試時(shí),,選擇半徑為400 cm的圓弧線路,,通過設(shè)置不同速度,測(cè)量機(jī)器人轉(zhuǎn)彎運(yùn)行誤差,,為了保證測(cè)試更加精確采用卷尺與游標(biāo)卡尺相結(jié)合進(jìn)行測(cè)試,。測(cè)試過程與直線測(cè)試方法相同,誤差結(jié)果采用平均誤差作為參考值,,當(dāng)機(jī)器人在半徑為400 cm運(yùn)行時(shí),,誤差結(jié)果如表2所示。

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    通過表2測(cè)試結(jié)果可知:當(dāng)機(jī)器人運(yùn)轉(zhuǎn)速度逐漸增加時(shí),,機(jī)器人的轉(zhuǎn)彎定位誤差越大,;當(dāng)機(jī)器人轉(zhuǎn)彎角度增加時(shí),機(jī)器人轉(zhuǎn)彎定位誤差也是呈現(xiàn)逐漸增加的趨勢(shì),,平均誤差范圍在1.1 cm至2.0 cm之間,,最大誤差3.1 cm時(shí),速度為70 cm/s,,旋轉(zhuǎn)角度為360°,,通過最大誤差與標(biāo)準(zhǔn)差可知,該控制系統(tǒng)在一定程度保證了轉(zhuǎn)彎運(yùn)行的精度,。

5.2 誤差分析

    通過測(cè)試發(fā)現(xiàn)水泥地面打磨機(jī)器人能夠完成設(shè)定的功能,,如直行、半徑轉(zhuǎn)彎,、速度控制,,但其中產(chǎn)生誤差的原因可能具有以下原因:

    (1)地面打磨機(jī)器人在安裝過程中,存在安裝誤差。該誤差使得機(jī)器人在執(zhí)行何種類型的動(dòng)作時(shí), 都會(huì)產(chǎn)生偏差,。

    (2)控制運(yùn)動(dòng)過程中存在輕微抖動(dòng)現(xiàn)象,,使得機(jī)器人在運(yùn)行中出現(xiàn)偏差,在消除誤差時(shí)候,,需要對(duì)控制系統(tǒng)算法進(jìn)一步優(yōu)化,。

    (3)地面打磨機(jī)器人測(cè)試過程中都在水泥的地面上進(jìn)行,地面的粗糙程度,,在一定程度上導(dǎo)致機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)動(dòng)作產(chǎn)生誤差,。

    在下一步的研究中,將對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)做優(yōu)化,,并進(jìn)一步對(duì)算法進(jìn)行優(yōu)化,,以保證在不同平整度的地面上工作的情況下運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性。

6 結(jié)論

    本文開發(fā)設(shè)計(jì)了水泥地面打磨機(jī)器人的基本運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng),并在實(shí)際樣機(jī)中對(duì)相關(guān)功能的進(jìn)行驗(yàn)證,。本文首先針對(duì)水泥地面打磨機(jī)器人建立運(yùn)動(dòng)學(xué)模型,在該模型的基礎(chǔ)上,,提出了一種差速驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向結(jié)合“S”曲線算法控制水泥地面打磨機(jī)器人的基本運(yùn)動(dòng)控制方案,并對(duì)該算法進(jìn)行仿真驗(yàn)證,,接著對(duì)機(jī)器人基本運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行軟硬件設(shè)計(jì),,最后通過樣機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)。該實(shí)驗(yàn)表明本設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)在一定程度上保證了機(jī)器人的直線運(yùn)行和轉(zhuǎn)彎運(yùn)行精度,,實(shí)現(xiàn)了水泥地面打磨機(jī)器人的基本運(yùn)動(dòng)控制,,為水泥地面打磨機(jī)器人的進(jìn)一步研發(fā)提供基礎(chǔ)。

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作者信息:

胡春生1,,修  瑞2,,王  德1

(1.寧夏大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院,寧夏 銀川750001,;2.中國電子科技集團(tuán)公司第二十一研究所,,上海200233)

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