
Тип работы:	Предмет:	Язык работы:

Управление балансирующим роботом на сферическом колесе

Работа №	127990
Тип работы	Бакалаврская работа
Предмет	робототехника
Объем работы	45
Год сдачи	2021
Стоимость	4650 руб.
ПУБЛИКУЕТСЯ ВПЕРВЫЕ
Просмотрено	72

Не подходит работа?

Узнай цену на написание

Содержание

Введение 3
Постановка задачи 3
Обзор литературы 4
Глава 1. Математическая модель 5
1.1. Постановка задачи 5
1.2. Кинематика 5
1.3. Динамика 11
1.4. Итоговые уравнения 27
Глава 2. Компьютерное моделирование 30
2.1. Постановка задачи 30
2.2. Создание Simulink-модели 31
2.3. Построение регуляторов для стабилизации системы 33
2.3.1 ПИД-регулятор 34
2.3.2 LQR-регулятор 35
2.4. Результаты экспериментов 37
Выводы 42
Заключение 43
Список литературы 44

Введение

В сфере робототехники существует огромное множество разных типов роботов: робот-манипулятор, SCARA-робот, дельта-робот, колесные роботы, квадрокоптеры и т.д. Все они имеют свою кинематику, динамику, а также у каждого свои преимущества и недостатки по сравнению с другими версиями. Большой интерес представляют балансирующие роботы, которые имеют неустойчивое состояние и вынуждены постоянно стабилизироваться в определенном положении. Балансирующий робот на сферическом колесе является одним из таких роботов. За счет того, что он имеет единственную точку контакта с поверхностью, он способен легко перемещаться во всех направлениях. Поэтому он, по сравнению с обычным колесным роботом имеет высокую подвижность и маневренность. Следующее преимущество - робота можно сделать высоким, при этом, чем он выше, тем более устойчив. И еще одно преимущество данной версии колесного робота - он может двигаться по наклонным и подвижным поверхностям. Заметим, в литературе нет подробного описания математических моделей данной версии робота, а в открытых источниках можно найти краткую информацию лишь о трехколесной версии. Таким образом, необходимо рассмотреть вывод математической модели, построить стабилизирующее управление и представить результаты для дальнейших исследований в данном направлении. В данной работе рассматривается случай балансирующего робота с четырьмя электроприводами с омниколесами, приводится пример его математической модели, а также ее симуляция и вычисление стабилизирующего управления. Четырехколесная версия представляет особый интерес, поскольку обладает большей маневренностью за счет большего количества управляющих степеней свободы.

Возникли сложности?

Нужна помощь преподавателя?

Помощь студентам в написании работ!

ДИПЛОМНЫЕ МАГИСТЕРСКИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Курсовые Статьи Диплом Рязань

Заключение

В результате проведенной работы получены следующие результаты:
• выведены кинематическая и динамическая модели рассмотренного балансирующего робота на сферическом колесе;
• реализована компьютерная модель для проведения численных экспериментов;
• проведена линеаризация системы в положении равновесия;
• синтезированы ПИД-регулятор и LQR-регулятор, проведено сравнения динамики при стабилизации системы.
В дальнейшем планируется изучить динамику балансирующего робота при изменении физических параметров системы, проверить более сложные законы управления, а также сделать физическую реализацию балансирующего робота на сферическом колесе на основе использованных в модели параметров.

Литература

[1] История одного диплома или как сделать шаробота [Электронный ресурс]: URL:https://habr.com/ru/post/306456/ (дата обращения: 21.05.2021).
[2] Modeling and Control of a Ball-Balancing Robot [Электронный ресурс]: URL:https://essay.utwente.nl/65559/1/vanderBlonk_MSc_ EEMCS.pdf (дата обращения: 21.05.2021).
[3] Development of a ball balancing robot with omni wheels [Электронный ресурс]: URL:https://lup.lub.lu.se/luur/download?func= downloadFile&recordOId=2856116&fileOId=2856133 (дата обращения: 21.05.2021).
[4] How to Make a Ball Balancing Robot [Электронный ресурс]: URL:https: //www.instructables.com/How-to-make-a-Ball-Balancing-Robot/ (дата обращения: 21.05.2021).
[5] Hardware and control design of a ball balancing robot [Электронный ресурс]: URL:https://busoniu.net/files/papers/ddecs19.pdf (дата обращения: 21.05.2021).
[6] Kugle - Modelling and Control of a Ball-balancing Robot [Электронный ресурс]: URL:https://www.researchgate.net/publication/ 333614409_Kugle_-_Modelling_and_Control_of_a_Ball-balancing_ Robot#fullTextFileContent (дата обращения: 21.05.2021).
[7] The Ballbot: An Omnidirectional Balancing Mobile Robot [Электронный ресурс]: URL:http://www.msl.ri.cmu.edu/publications/pdfs/ ballbotIJRR_final.pdf (дата обращения: 21.05.2021).
[8] Design and Simulation of a Robot Balancing on a Sphere with Reduced Height [Электронный ресурс]: URL:https://www.researchgate. net/publication/321232243_Design_and_Simulation_of_a_Robot_ Balancing_on_a_Sphere_with_Reduced_Height (дата обращения: 21.05.2021).
[9] Бабаджанянц Л. К., Пупышев Ю. А., Пупышева Ю. Ю. Классическая механика. Учебное пособие. Изд. 3-е, исправленное. СПб.: СПбГУ, 2013. 259 с.
[10] Гантмахер Ф. Р. Лекции по аналитической механике. М.: Наука, 1966. 300 c.
[11] Зубов В. И. Лекции по теории управления. М.: Наука, 1975. 495 с.