線上移動自平衡機器人的柔性動力學(xué)建模與控制的中期報告

線上移動自平衡機器人的柔性動力學(xué)建模與控制的中期報告一、研究背景移動自平衡機器人（MobileInvertedPendulum，MIP）是一種具有自主平衡能力的機器人，可以在不失去平衡的情況下移動并執(zhí)行各種任務(wù)，具有很大的應(yīng)用潛力。目前，移動自平衡機器人已經(jīng)應(yīng)用于室內(nèi)清潔、巡邏和物流等領(lǐng)域，并且有望在未來擴展到更廣泛的應(yīng)用范圍。在移動自平衡機器人的研究中，柔性動力學(xué)建模是一個重要的問題。機器人的運動動力學(xué)和控制設(shè)計都與其柔性動力學(xué)特性有關(guān)。因此，建立準確的柔性動力學(xué)模型可以幫助設(shè)計更優(yōu)秀的控制器，提高移動自平衡機器人的穩(wěn)定性和性能。本文研究的是線上移動自平衡機器人的柔性動力學(xué)建模與控制問題。通過對機器人的運動學(xué)和動力學(xué)進行分析，并運用控制理論和優(yōu)化方法，設(shè)計出能夠適應(yīng)不同工況的控制器，提高移動自平衡機器人的性能。二、研究內(nèi)容1.機器人運動學(xué)和動力學(xué)建模基于移動自平衡機器人的結(jié)構(gòu)和運動特性，建立其運動學(xué)和動力學(xué)模型?？紤]振動和柔性特性對機器人運動的影響，引入環(huán)節(jié)的柔性特性，并采用有限元方法對機器人的柔性進行建模。2.控制器設(shè)計設(shè)計基于柔性動力學(xué)模型的控制器，將機器人的運動控制分解為多個環(huán)節(jié)，例如速度控制、位置控制、傾角控制等等。采用優(yōu)化方法進行參數(shù)優(yōu)化，使得控制器能夠適應(yīng)不同的工況，提高機器人的穩(wěn)定性和性能。3.實驗驗證基于機器人的模擬仿真平臺和實際機器人系統(tǒng)，對所設(shè)計的柔性動力學(xué)建模和控制器進行驗證。通過實驗數(shù)據(jù)進行分析和比較，驗證控制器的有效性和可行性。三、預(yù)期成果本文的預(yù)期成果包括：1.移動自平衡機器人的柔性動力學(xué)模型，可以準確地描述機器人的運動特性和柔性特性。2.基于柔性動力學(xué)模型的控制器設(shè)計，能夠適應(yīng)不同的工況和環(huán)境要求，提高機器人的穩(wěn)定性和性能。3.實驗驗證結(jié)果，可以證明柔性動力學(xué)建模和控制器設(shè)計的有效性和可行性。四、進度計劃1.研究機器人運動學(xué)和動力學(xué)，并建立柔性動力學(xué)模型。預(yù)計完成時間：1個月。2.設(shè)計基于柔性動力學(xué)模型的控制器，采用優(yōu)化方法進行參數(shù)優(yōu)化。預(yù)計完成時間：2個月。3.在移動自平衡機器人的模擬仿真平臺上進行實驗驗證，并對實驗數(shù)據(jù)進行分析和比較。預(yù)計完成時間：1個月。4.在實際機器人系統(tǒng)上進行實驗驗證，驗證控制器的有效性和可行性。預(yù)計完成時間：2個月。五、參考文獻1.Kajita,S.,Kanehiro,F.,Kaneko,K.,Fujiwara,K.,Harada,K.,Yokoi,K.,…&Hirukawa,H.(2003).Resolvedmomentumcontrol:humanoidmotionplanningbasedonthelinearandangularmomentum.TheInternationalJournalofRoboticsResearch,22(5-6),371-382.2.Luo,R.C.,Hong,D.Y.,&Lee,G.H.(2010).Fuzzyslidingmodecontrolofamobileinvertedpendulumrobotusingadaptivescalingfactor.FuzzySetsandSystems,161(13),1798-1812.3.Liu,H.,Gao,Z.,&Liu,S.(2019).Multiobjectiveoptimization-basedgaitplanningformobilei