第六章移动机构与控制 - USTCwearablerobotics.ustc.edu.cn/_upload/article/files/... · 第六章移动机构与控制 6.1 为什么要移动 6.2 移动环境及与其相适应的机构

第六章移动机构与控制

6.1 为什么要移动

6.2 移动环境及与其相适应的机构

6.3 移动的检测

6.4 引导和控制

6.5 多机器人控制

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6.1 为什么要移动

移动的目的：

①为实现“代替人”

②搬运物体

③适应环境，进行更多工作

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6.2 移动环境及移动机构6.2.1 结构化环境的移动机器人

1）移动环境在导轨上（1维）

轨道机器人

2）移动环境在道路上（2维）

无人驾驶搬运车

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6.2 移动环境及移动机构6.2.2 非结构化环境的移动机器人

1）自然环境

①陆上2、3维环境

②海上、海中环境

③空中、宇宙环境

2）人工制作的环境

①陆上建筑物内外环境（阶梯、电梯、钢丝），间隙、沟、踏脚石

②海上、海中的混凝土建筑等

可以模拟动物、人、飞鸟等制作移动机构

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6.2 移动环境及移动机构6.2.3 车轮型移动机构的结构和运动

（1）独轮

目前向产业化发展，还在努力。

（2）两轮

图6.1 利用陀螺仪的两轮车2019/4/26 5



（3）三轮

图6.2 3轮车型移动机器人的机构

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（4）四轮

图6.3 4轮车的驱动机构和运动

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（4）四轮

图6.4 火星探测用小漫游车

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（5）全方位移动车

图6.5 全方位移动车的移动方式

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6.2 移动环境及移动机构6.2.4 履带式移动机构

图6.6 适应地形的履带

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6.2 移动环境及移动机构6.2.5 步行机器人的机构

图6.7 人体下肢机构模型

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图6.8 实现姿态复原的步行动力学平衡2019/4/26 12



图6.9 4足机器人控制的分层结构

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6.3 移动的检测

1.位置检测

2.自立检测

3.方位检测

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6.3 移动的检测6.3.1移动机器人的自立位置检测

图6.10 利用自立惯性法的位置检测原理

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6.3 移动的检测6.3.2移动机器人的位置.方位修正检测

（1）连续标记法

埋电缆

图6.11 在基准轴等上面贴附条带，或用光束扫描求绝对位置和方位角2019/4/26 16


6.3 移动的检测6.3.2移动机器人的位置.方位修正检测

（1）连续标记法

光扫描

图6.12 采用光束扫描器的高精度位置检测

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6.3 移动的检测6.3.2移动机器人的位置.方

位修正检测

（2）离散标记法

①沿路径埋磁铁、由天花向下发超声、电波、光波

②沿路径产生点状光束

图6.13 利用激光导航方式的高精度位置检测原理

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6.3 移动的检测6.3.2移动机器人的位置.

方位修正检测

（2）离散标记法

①沿路径埋磁铁、由天花向下发超声、电波、光波

②沿路径产生点状光束

图6.14 利用激光导航方式的系统构成

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6.4 引导和控制6.4.1路径引导方式

1）引导直接在路径上

2）引导不在路径上

图6.15 路径上连续敷设的引导方式

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图6.16 把路径画在地图上，进行简单的引导




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图6.17 工厂内多个机器人控制系统实例

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6.4 引导和控制6.4.2 自主引导方式

1）利用位能场的移动控制

2）利用结果强化行动

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6.5 多机器人控制6.5.1 多机器人的群控

1）多个小机器人协调可以减少成本

2）多个小机器人可以更灵活

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6.5 多机器人控制6.5.2 多机器人自动控制的发展

1）自主机器人的位置控制

2）多机器人的引导和控制

图6.18 利用折像管摄像机识别卡的多机器人的信息协调系统

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