通過對四輪月球車越障、爬坡,帶半徑轉彎和原地轉彎等各種基本運動控制,表明該運動控制系統和運動學模型的正確性和有效性。并且通過斜坡路徑跟蹤實驗表明,本文提出的具有滑移補償的路徑跟蹤算法能夠有效的減少跟蹤誤差,提高路徑跟蹤精度。基于剛度矩陣的串聯機器人專用faulhaber電機雙關節被動重力平衡研究在機器人專用faulhaber電機本體中添加重力平衡機構能夠有效地減少關節faulhaber電機的負載,提升機器人專用faulhaber電機系統性能。本文以串聯機器人專用faulhaber電機為研究對象,依據被動重力平衡原理提出串聯機器人專用faulhaber電機純彈簧機構重力平衡方法,采用理論推導與實驗驗證的方法分別對機器人專用faulhaber電機重力平衡設計方法、重力平衡系統性能以及重力平衡控制方案進行探討。
FAULHABER 微型電機（micro-motor），是體積、容量較小，輸出功率一般在數百瓦以下的電機和用途、性能及環境條件要求特殊的電機。全稱微型特種電機，簡稱微電機。常用于控制系統中，實現機電信號或能量的檢測、解算、放大、執行或轉換等功能，或用于傳動機械負載，也可作為設備的交、直流電源。
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對于信號消噪,采用了基于小波變換的閾值消噪方法。閾值的選擇是決定消噪效果的關鍵,在閾值的選擇中,課題采用了基于塊閾值的消噪方法,通過合適的定義塊(block)的大小,可以獲得比傳統軟閾值消噪方法更好的消噪效果。同時在閾值消噪過程中,利用了平移不變的小波原理來有效地抑制偽吉布斯現象,減少原始信號和評估信號的均方根誤差,以獲取更高的信噪比。課題采用機器人專用faulhaber電機頭部轉動時引起的雙耳麥克風接收的信號聲壓變化差異判斷聲源相對于機器人專用faulhaber電機的前后方位,以此來解決“鏡像模糊”。對于聲源水平方位角的評估,則基于聲波到達時間差(TDOA)的定位原理,采用“雙耳效應”中的雙耳時間差(ITD)、雙耳聲壓差(ILD)、雙耳相位差(IPD)等多種定位因素,對不同信號頻率的聲源目標水平方位進行定位。
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電磨損 (電火花)主要取決于電負載 和電機速度。隨著電負載和電機速度的提高，典型的電機工作壽命往往會降 低。帶精密合金換向器的電機的電磨損效果更顯著，并且繞組 的標稱電壓也有很大影響。所以必要時FAULHABER直流電機配 備了內置的火花抑制，以減少電火花對運行壽命的負面影響。
然后,詳細介紹了小波分析的原理,結合光纖陀螺輸出信號的特點,系統地給出光纖陀螺輸出信號的小波濾波方法,對實際的光纖陀螺輸出信號進行了小波濾波實驗。實驗結果表明,小波具有對信號良好的時頻局部刻劃性能,小波濾波方法能夠有效地抑制光纖陀螺輸出信號中的隨機噪聲,能夠取得較好的濾波效果。后,提出了光纖陀螺尋北儀總體設計方案。給出了基于浮點型高速數字信號處理器的光纖陀螺尋北儀系統設計方案。設計了基于FPGA的光纖陀螺部分數字電路、模擬電路和尋北儀轉臺穩速控制的電路系統,編寫了光纖陀螺尋北儀上位機軟件。松軟地形下六輪運動建模及跟蹤控制研究近年來,各國相繼展開了一系列的星球探測任務,作為科學探測儀器的有效載體平臺,在星球探測工程中起著舉足輕重的作用。
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FAULHABER通過拉格朗日方程分析傳統重力平衡串聯水光儀專用faulhaber電機和未平衡串聯水光儀專用faulhaber電機動力學方程差異,可知添加彈簧能夠改善水光儀專用faulhaber電機動力學性能。改變彈簧剛度、安裝位置及角度中的任意參數均能調整水光儀專用faulhaber電機重力平衡效果。利用能量守恒原理推導出剛度矩陣形式的彈性勢能和重力勢能,并分析彈性剛度矩陣分量矩陣中元素符號和數值分布特性,以此為基礎總結出實現水光儀專用faulhaber電機重力平衡彈簧安裝的四個必要條件。然后,對影響水光儀專用faulhaber電機重力平衡的因素進行理論分析,結果表明彈簧安裝方式對重力平衡效果影響顯著。
FAULHABER根據重力平衡控制系統特點,采用PID控制方案建立了直流伺服faulhaber電機的控制系統數學模型,并利用該模型在MATLAB/Simulink中進行了仿真,仿真結果表明重力平衡明顯提升了控制系統動態性能。設計了等比例縮小雙關節水光儀專用faulhaber電機虛擬樣機,并在ADAMS中對水光儀專用faulhaber電機在不同末端負載情況下進行了多組動力學仿真,仿真結果與本文基于剛度矩陣所建立的重力平衡理論結果吻合。后,以雙關節水光儀專用faulhaber電機虛擬樣機為基礎搭建了雙關節水光儀專用faulhaber電機重力平衡實驗平臺,用LABVIEW設計了實驗平臺上位機,并對雙關節伺服faulhaber電機進行了調試。
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主要研究內容和成果如下：1.敘述了除草機器人專用faulhaber電機的研究進展；介紹了農業機器人專用faulhaber電機及除草機器人專用faulhaber電機的現狀；介紹了四足除草機器人專用faulhaber電機的研究進展。2.四足除草機器人專用faulhaber電機的結構設計：用Soildworks三維軟件設計一種適合在田間地面上行走的四足除草機器人專用faulhaber電機。根據田間地面的情況,設計好機器人專用faulhaber電機每個零件后,進入裝配環節,對四足除草機器人專用faulhaber電機所有的零件進行完整的裝配。3.對四足除草機器人專用faulhaber電機進行運動學和動力學分析：對機器人專用faulhaber電機進行運動學和動力學分析,得出了機器人專用faulhaber電機的正運動學,逆運動學方程和雅可比矩陣,并導出了其簡化結構多剛體系統的Lagrange動力學方程組。
研制了仿晶吻鰩機器魚,利用模具成型方法,復制了真魚胸鰭的外形輪廓,通過設計魚體胸鰭上的運動次序,實現胸鰭上行波的傳遞。對機器魚進行了直線前游和轉彎實驗,直線前游時,機器魚游動的線性非常好;轉彎推進時,機器魚原地轉彎的效果非常好,實驗結果與數值仿真結果一致,從而驗證胸鰭波動推進模式的有效性。某型大柔性多體結構半實物仿真介紹了xPC實時目標環境,借助xPC平臺實現了對某型大柔性多體結構系統的半實物仿真試驗開發。試驗過程中,對xPC目標進行了二次開發,在星載計算機硬件不成熟時,采用一臺xPC目標機來實現其快速控制原型,另一臺目標機模擬星載計算機外部實時環境,由一臺xPC宿主機分別控制兩臺目標機保證仿真時鐘同步。
其次,提出了一種基于激光雷達數據特征識別的檢測方法實現越障過程中各階段的障礙物結構參數檢測,以及機器人專用faulhaber電機與障礙物相對位姿的檢測。同時實現了一種基于IMU的越障中機器人專用faulhaber電機偏航角度檢測方法。實現了機器人專用faulhaber電機與障礙物相對位姿的實時獲取。然后,根據檢測到的機器人專用faulhaber電機與障礙物的相對位姿信息,設計了機器人專用faulhaber電機越障前調整動作、基于反應式行為的機器人專用faulhaber電機越障中擺臂動作以及基于PID的機器人專用faulhaber電機越障中糾偏控制方法,從而實現機器人專用faulhaber電機的自主越障。后,基于Labview軟件平臺中對關節式履帶移動機器人專用faulhaber電機和樓梯環境進行了仿真模型構建,并對所提出的自主越障方法進行了運動學仿真驗證。
