Разработка и исследование мехатронной мобильной системы шарового типа. Обзор мобильных мини-роботов различного типа

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет

Факультет технической кибернетики

Кафедра автоматики и вычислительной техники

                                                                     Диссертация допущена к защите

                                                      / Зав. Кафедрой

                                                                                   

                                                                              2007г.

ДИССЕРТАЦИЯ

на соискание ученой  степени

МАГИСТРА

техники и технологии

Тема: Разработка и исследование мехатронной мобильной системы шарового типа

         Направление: 220200-  Автоматизация и управление

Магистерская программа: 220201 - Управление в технических системах

                    Выполнил студент гр.6081/1             ____   

                    Руководитель, к.т.н., доц.                 ____  

Консультант по нормоконтролю, к.т.н.,доц.               ____    

Санкт-Петербург

2007г.

РЕФЕРАТ

с. 25, рис. 16

ШАРОВЫЙ РОБОТ, СИСТЕМА КОМПЬЮТЕРНОГО УПРАВЛЕНИЯ, ШИРОТНО-ИМПУЛЬСНАЯ МОДУЛЯЦИЯ, ДРАЙВЕР LPT-ПОРТА, МОДЕЛЬ ОБЪЕКТА В СИСТЕМЕ MATLAB

Сделан обзор мобильных мини-роботов различного типа. Особое внимание уделено мобильным мини-роботам шарового типа. Разработка компьютерной системы управления мобильным мини-роботом шарового типа. Анализ основных составляющих системы, предложения по их реализации. Разработка и анализ модели объекта управления. Разработка и анализ модели всей системы управления. Создание макета системы, его тестирование и анализ полученных результатов.

ABSTRACT

p. 25, pic. 16

SPHERE-SHAPE ROBOT, COMPUTER CONTROL SYSTEM, TIME-WIDTH IMPULSE MODULATION, DRIVER FOR LPT-PORT, OBJECT MODEL IN MATLAB SYSTEM.

Overview of mobile mini-robots was made. Special attention given to sphere-shape mini-robots. Development of computer system, controlling sphere-shape mini-robot. Analyses of main parts of the system, ways of their realization. Development and analyses of models of the object of control. Development and analyses of models of the entire control system. Constructing the prototype, testing it and analyses of results.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение.................................................................................................... 7

1. Мобильные роботы и их применение................................................................................................ 8

1.1. Колесные мобильные роботы классических схем........................................................................................................... 8

1.2. Мобильные роботы других конструкций.............................................................................................. 9

1.3. Одноколесные и шаровые мобильные роботы..................................................................................................... 10

1.4. Постановка задачи исследования........................................................................................... 15

2. Разработка и исследование шарового робота типа "колобок"................................................................................................ 19

2.1. Разработка конструкции робота...................................................................................................... 19

2.1.1. Робот с шаровым движителем............................................................................................. 21

2.1.2. Робот с встроенной тележкой.................................................................................................. 23

2.2. Разработка математической модели робота...................................................................................................... 25

2.3. Исследование упрощенной модели в пакете MATLAB................................................................................................. 30

2.4. Выбор оптимальных параметров робота...................................................................................................... 32

2.5. Разработка и исследование модели робота с учетом внутренней динамики................................................................................................. 35

3. Разработка и исследование системы управления мобильным роботом исследуемого типа.......................................................................................................... 40

3.1. Многоуровневая структура системы управления.............................................................................................. 40

3.2. Разработка и исследование в пакете MATLAB упрощенной модели системы управления без учета внутренней динамики объекта