全轮转向移动平台的设计与实现

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全轮转向移动平台是轮式机器人的重要组成部分,它具有转向半径小、转向稳定性高、易于通过狭窄路面等优点。全轮转向移动平台可作为通用底盘,搭载红外热像仪、机械臂等多种工具。不仅如此,它还可以适应不同环境的作业,成为当前研究的热点。本文以全向轮和模块化移动平台结构设计为基础,采用自主循迹的轨迹跟踪技术,集机械、自动控制技术和电子电路于一体,设计并制作了一款可远程遥控与自主循迹相结合的全轮转向移动平台。论文的主要工作有:1.全轮转向移动平台采用了模块化设计。考虑到全轮转向移动平台的维护与二次开发,各全向轮与底盘板通过法兰相连接,控制系统采用分层台架安装在底盘板上的结构,整个移动平台易于维护。2.设计了该移动平台的控制系统。移动平台的精准转向是通过PWM控制闭环步进电机实现的,前进后退是通过485总线控制轮穀电机实现的。3.通过对模糊神经网络自学习算法的研究,设计了全轮转向移动平台的轨迹跟踪控制器。并根据对移动平台的运动学特性与动力学特性的分析,建立了移动平台的运动数学模型。利用所设计的轨迹跟踪控制器对该移动平台的直线与曲线轨迹进行了跟踪仿真,验证了所设计的轨迹跟踪控制器的有效性和正确性。4.设计了移动平台的全向轮结构。采用减震机构及中空轴走线的方案设计,提高了移动平台的环境适应性,增强了移动平台在不平路面的通过稳定性及全向移动性能。5.设计远程遥控实验与自主循迹实验,测试了该移动平台的前进后退、斜行、蟹行等的远程遥控功能以及轨迹跟踪的行走功能。通过一系列的实验测试,结果表明该全轮转向移动平台是满足设计指标要求的。
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