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题目:航空智能自主移动机器人关键技术研究

关键词:导航定位;轨迹跟踪;自抗扰控制;自主移动机器人

  摘要


随着我国航空产业的不断发展,相应的航空配套设备也在不断的发展。航空智能自主移动机器人已经成为航空业和大飞机装配系统重要的自动化装备之一。航空智能自主移动机器人的研发对提高我国大飞机装配的数字化、智能化、自动化具有重要的意义。航空智能自主移动机器人的定位和轨迹跟踪两种关键技术是其稳定快速完成给定任务的重要基础。

本文主要研究了航空智能自主移动机器人的系统设计、运动学模型、动力学模型、导航定位算法、轨迹跟踪算法并进行了相关的实验。根据航空智能自主移动机器人的不同需求,设计了两轮差速驱动机器人和前轮驱动前轮转向三轮机器人,分别从技术参数、走形机构、提升机构三个方面介绍了两类机器人。对机器人管理中心系统组成和机器人控制系统硬件结构进行了详细介绍。

建立了航空智能自主移动机器人的运动学模型、动力学模型、轨迹跟踪模型。根据上述两类机器人的几何特性和约束特性,建立了其运动学模型。采用拉格朗日动力学建模方法,建立了两轮差速驱动机器人的动力学模型。在移动机器人运动学的基础上,建立了其轨迹跟踪模型

针对航空智能自主移动机器人的定位问题,详细介绍了移动机器人的传感器技术,结合传感器的特点,设计了一种基于多传感器信息融合的方法对机器人进行定位,该定位方法分别对航位角和位置信息进行估计,航位角的估计采用逐级卡尔曼滤波的方法,位置信息的估计采用加权平均滤波的方法。

针对自主移动机器人实际运行过程中存在的主要两个问题,分别提出了对参考速度进行速度规划的参考点目标点规划方法和倒车的轨迹跟踪算法。基于经典的轨迹跟踪控制律和倒车的轨迹跟踪控制律,本文设计了一种改进的轨迹跟踪控制方法。详细介绍了一种基于LADRC的轨迹跟踪算法。

为了验证设计的定位算法和轨迹跟踪算法,在本文设计的两轮差速驱动机器人和前轮驱动前轮转向三轮机器人两类机器人的实验平台进行了相关的实验,实验结果说明了算法的正确性和有效性。