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6 优化与仿真 基于上面分析，下面以一种带有分离式差分机构的可重构移动机器人为研究对象，用 Matlab 软件对机器人在三维崎岖地形上进行数值迭代仿真。 170 图5 对称地形仿真 Fig.5 The simulation of symmetric terrain 仿真的地形如图5 所示，把机器人放在一端，仿真的地形函数为： 7.5 sin( ) 80 z x π = × 175 图6 为具体的机器人仿真结果，给出了在运动过程中，四个车轮的牵引力、侧向力以及 支撑力的分布情况。 0 20 40 60 80 100 120 140 160 0 20 40 60 x/cm 轮1力分布情况/N 牵引力 侧向力 支撑力 0 20 40 60 80 100 120 140 160 0 20 40 60 x/cm 轮2力分布情况/N 牵引力 侧向力 支撑力 0 20 40 60 80 100 120 140 160 0 10 20 30 40 x/cm 轮3力分布情况/N 牵引力 侧向力 支撑力 0 20 40 60 80 100 120 140 160 0 10 20 30 40 x/cm 轮4力分布情况/N 牵引力 侧向力 支撑力 180 图6 机器人对称地形仿真分析结果 Fig.6 The simulation result of symmetric terrain 从图6 中可以看出，机器人各个车轮上的力，在运动过程中的分布情况基本是沿着地形 185 的变化而变化，由于没有偏航角的出现，致使轮1 与轮2 的变化趋势大致相同，轮3 与轮4 的变化趋势大致相同，基本符合之前的理论分析。 把机器人放在非对称的地形上进行仿真，如图7 所示，其地形函数为： 190 图7 非对称地形仿真 Fig.7 The simulation of asymmetric terrain 图8 为具体的机器人非对称地形的仿真结果。 0 20 40 60 80 100 120 140 160 -20 0 20 40 60 80 100 x/cm 轮1力分布情况/N 牵引力 侧向力 支撑力 0 20 40 60 80 100 120 140 160 -20 0 20 40 60 80 100 x/cm 轮2力分布情况/N 牵引力 侧向力 支撑力 195 0 20 40 60 80 100 120 140 160 -40 -20 0 20 40 60 x/cm 轮3力分布情况/N 牵引 力 侧向力 支撑力 0 20 40 60 80 100 120 140 160 -40 -20 0 20 40 60 x/cm 轮4力分布情况/N 牵引力 侧向力 支撑力 图8 机器人非对称地形仿真分析 Fig.8 The simulation result of asymmetric terrain 200 从图8 中可以看出，各个力的分布情况大致跟地形的趋势相似。在图中也可以看出，在 某些位置处出现了有个别的力不符合实际分布情况，这是因为仿真本身的局限性所导致的， 本文中仿真采用的是点对点的仿真，致使在某些点处仿真存在误差，但不影响仿真的合理性 与真实性，并且具有一定的参考性。 205 7 结论 本文通过对移动机器人的运动学、地面参数、接地角以及准静态下力的分析研究，对移 动机器人在崎岖地形上运动时力的分布情况进行分析，并在三维崎岖地形上进行仿真。仿真 结果清晰的表明了机器人各个车轮在对称地形以及非对称地形上运动时的力的分布变化情 况，为实现崎岖地面上机器人力控制打下了良好的理论基础。 学术论文网Tag：代写论文 论文发表 代写工科论文 职称论文发表 |
