导读:本文包含了自行车机器人论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:査普雷金方程,变质心,回转,线性二次型调节器(LQR)
自行车机器人论文文献综述
庄未,孙兵,赵智慧,刘成举,黄用华[1]（2019）在《自行车机器人质心位置对回转运动的影响》一文中研究指出针对一台自行车机器人,研究机器人质心位置水平和竖直变化对车体回转运动的影响问题。引入査普雷金(Chaplygin)方程建立自行车机器人系统的力学模型,采用线性二次型调节器(LQR)设计车体回转运动的平衡控制器,通过调节质量块位置水平和竖直变化改变车架质心位置,以车把90°转角为例对控制系统进行数值仿真和物理试验。结果表明:选择同样的加权矩阵,适当的使车架质心向左水平移动或向上竖直移动,车架横滚角由初始的偏角更快地恢复到平衡位置,且前车轮控制力矩更小。研究结果可为该平衡车机器人的结构和驱动优化设计提供理论参考。(本文来源于《机械设计与研究》期刊2019年04期）
王康强,赵相睿,王鑫[2]（2019）在《基于STM32单片机的智能自行车清洗机器人设计》一文中研究指出针对目前自行车清洗领域存在清洗效率低,清洗方式不合理,清洗成本高等诸多问题,设计了一款智能化自行车清洗机器人,以实现自行车的自动清洗。该机器人以STM32F103芯片为控制核心,包括稳压系统、数字时钟系统、步进电机驱动系统、温湿度监测系统、清洗系统等;不仅在一定程度上便于自行车的清洗,还可以降低自行车的腐蚀程度,提高自行车的寿命,具有共享性、便捷性和易于操作等特点。(本文来源于《自动化与仪表》期刊2019年06期）
艾红,童璐,李成荣[3]（2019）在《无机械辅助结构自行车机器人控制仿真及实现》一文中研究指出为实现自行车机器人的平稳直线行驶,论证了无机械辅助结构、仅靠调整车把维持自平衡的后驱自行车机器人动力学建模、姿态控制、系统仿真及实物样机实验.针对具有典型对称性欠驱动非完整约束的自行车机器人系统难于实现平衡控制问题,首先基于拉格朗日方法分析系统力学机理,建立简化动力学模型.然后基于部分反馈线性化原理,对车体横滚角与转把力矩的欠驱动子系统进行线性化处理及模糊自适应控制.仿真及实验结果表明,有效地实现了自行车机器人直线运动自平衡控制,为进一步开展自行车机器人以及其他欠驱动系统平衡运动控制奠定理论基础.(本文来源于《信息与控制》期刊2019年02期）
李艳,王涵[4]（2019）在《基于复合控制的自行车机器人平衡控制》一文中研究指出为了实现自行车机器人的平衡控制,提出一种复合控制的方法。将自行车看成多体系统,根据拉格朗日方程建立系统动力学模型。针对自行车机器人不稳定零动态的特点,采用复合控制,将系统的不稳定子系统作为内环,采用二次型性能指标最优控制器镇定。针对干扰以及模型不确定性,对输出作为反馈的外环设计鲁棒控制器,使得整个系统具有较强的鲁棒性。仿真结果表明,所提方法可以实现自行车的平衡控制,使系统具备了抑制干扰的能力,并保证了系统的鲁棒稳定性。(本文来源于《现代电子技术》期刊2019年02期）
黄用华,王昌盛,何淑通,庄未[5]（2018）在《两轮自行车机器人锁把平衡定位控制仿真》一文中研究指出两轮自行车机器人定位控制需要综合考虑驱动车轮的定位和欠驱动车体平衡两种不同的因素,针对上述问题提出在车把锁定情况下实现一种双车把两轮自行车机器人定位平衡控制的方法。引入査普雷金方程建立系统在车把固定时的欠驱动力学模型,并采用部分反馈线性化方法将系统有直接驱动的车轮的转角线性化,取车轮转角和车体俯仰角为输出设计出平衡定位控制器。以车把锁定为两种不同转角为例对控制系统进行数值仿真。仿真结果表明:在两种不同的车把转角下,选择同样的控制器参数,车架俯仰角可以由初始的偏角快速恢复到平衡位置,而车轮转角经过一定时间的振荡也能够收敛到原点附近。物理样机试验进一步验证了所提的控制方法的有效性。(本文来源于《计算机仿真》期刊2018年08期）
熊超伟,王峰,揭云飞,智凯旋,李学易[6]（2018）在《基于PID控制的机器人自行车自平衡系统研究》一文中研究指出为了实现单轨车辆的自平衡控制,设计了一种基于PID控制的单轨自平衡小车控制系统,该系统将STM32作为主控制器,通过加速度计和陀螺仪采集到的加速度和角速度信号进行数据融合得到小车倾角,然后经过PID控制算法来调整PWM的占空比来控制直流减速电机的转速和舵机的转向,进而实现单轨车辆的自平衡控制。该控制算法使用STM32微处理器,控制模型自行车,实现机器人自行车的自动平衡。(本文来源于《电脑知识与技术》期刊2018年19期）
黄用华,王昌盛,杨炼,张杰,庄未[7]（2018）在《拖挂式自行车机器人机构设计与非完整约束分析》一文中研究指出负载能力是评测自行车机器人机构性能的1个重要指标,针对现有的两轮自行车机器人机构负载能力不足的问题,提出1种由两轮自行车(牵引车)和单轮挂接车构成的新型自行车机器人机构,重点对机构的非完整约束特性进行研究。以车轮纯滚动为基础,结合相对运动原理分析系统的运动约束特性,结果发现牵引车驱动速度与挂接车速度存在着一定的函数关系。通过物理样机骑行试验的方法,给出系统相关运动变量关系的验证算例。所得结果表明,约束计算得到的变量曲线和测量得到的变量曲线基本一致,验证了非完整约束分析的可靠性。研究结果可为该新型自行车机器人机构的动力学建模和驱动优化设计提供理论参考。(本文来源于《机械设计与研究》期刊2018年03期）
童璐[8]（2018）在《机器人骑自行车系统设计及控制研究》一文中研究指出在各种移动式机器人产业日渐繁荣和成熟的同时,两轮前后纵向布置的自行车机器人具有可快速通过狭长空间、结构简单、能耗较低等优点,却在社会和学术界鲜有显着发展。本文针对自行车机器人这一具有典型的对称性欠驱动非完整约束系统难于实现的平衡控制问题,根据车体本身质量及其几何关系,通过对其动力学模型的推导和分析,利用力矩相等、受力平衡等原理,期望控制在不同横滚倾角下由电机带动惯性轮转动的加速度和速度维持自行车平衡。同时由多关节仿人型机器人“腿蹬”自行车驱动,使自行车机器人实现有效的自平衡直线、简单曲线及组合路径下的骑行。本论文的主要工作在于自行车机器人的动力学建模和平衡控制器设计,包括探究两种自行车机器人系统分别在车体横滚角同惯性轮电机输出值的关系和车把动态转向过程中车把转动角度与车体横滚角的关系。本文使用牛顿-欧拉法进行动力学建模,设计使用传统的双环PID控制器对“机器人骑自行车”系统的惯性轮电机进行反馈控制,使用多舵机协同控制指令控制仿人形机器人腿蹬自行车和车把舵机的转向,使用蓝牙模块、超声及预定控制时序实现远程通信、避障和沿预定轨迹行进,同时将针对于简化后的自行车机器人系统使用拉格朗日法建模及设计模糊自适应PID控制器,并通过仿真验证和检验两种方案的可行性和控制效果。最后,在完成的“机器人骑自行车”系统上进行了相关实物实验及分析,取得了良好的控制效果。目前国内大多是在研制无机械辅助结构的自行车机器人,该种机器人在行进过程中需要不断转向,无法在慢速情况下通过较狭窄空间,难以做到轨迹的精准控制,因为需要实时地与预定路径相匹配,其鲁棒性较差、数学模型推导复杂、运算量庞大。本文在国家科技支撑项目“机器人技术互动体验系列展品展示关键技术研发”课题的资助下,研究的“机器人骑自行车”系统简单小巧、成本低,具有较强的抗干扰性,为未来其他形式的自行车机器人、独轮车机器人等其他欠驱动系统平衡控制打下了一定基础。(本文来源于《哈尔滨理工大学》期刊2018-06-01）
石丹妮[9]（2017）在《自行车机器人控制系统的设计与仿真》一文中研究指出通过对机器人领域的研究以及探索能够实现代替人类在特定场合工作的需求,自行车机器人可以广泛应用于抢险救灾、地形或资源的探测,降低了这种场合对人类的潜在危险性,因此对自行车机器人的研究具有重要意义。自行车机器人本身具有复杂的动力学特性,其系统是一种在自然条件下不稳定的非线性系统,并且其稳定性可能受多种因素的影响,不同的地形、车速及风速都有可能造成自行车系统的不稳定。并且自行车本身的机械结构也是决定其是否能够稳定的一个要素。这些控制因素具有强耦合的特点,有多个控制量对自行车本身的稳定性起控制作用,而现有的控制方法也多种多样。因此本文主要围绕建立准确的系统模型,选取合适的控制量并进行运动学分析和提出新的控制方法展开。(1)本文对自行车机器人的机械机构进行了分析和设计,搭建了基于STM32控制芯片、和由3轴陀螺仪与3轴加速度计集合的MPU6050传感器芯片的自行车机器人实物平台,并进行了控制算法的实验和仿真。(2)建立了自行车机器人系统模型,先对系统进行假设,将系统分为四部分进行运动学分析,依靠拉格朗日方程建立通过对自行车把转角调节自行车平衡的SISO非线性系统动力学方程。创新性的提出了一种基于HD-算法的系统模型,将自行车看作由叁部分刚体组成的系统,建立各部分坐标系,求解在自行车发生扰动时各坐标系之间的转换矩阵,再通过拉格朗日方程求解控制系统方程,为日后进行前轮驱动的系统设计提供分析基础。(3)对系统模型进行线性化,分析其能控、能观性,基于经典控制理论设计LQR最优二次型控制器。设计适用于自行车机器人系统的干扰观测器,将干扰观测器与LQR控制器结合,抑制外部噪音和扰动。探讨ADRC的设计方法,以及ADRC组成模块的设计原理。基于自抗扰控制理论,创新性的设计了适用于自行车机器人系统的ADRC控制器、LADRC控制器,通过应用Matlab编写m文件以及simulink的仿真设计,最终叁种控制器都得到了较好的控制效果。(本文来源于《中国地质大学(北京)》期刊2017-05-01）
李静[10]（2017）在《前轮驱动自行车机器人建模与自适应控制策略研究》一文中研究指出自行车机器人本身是一个欠驱动的具有侧向不稳定的非完整系统,其两轮纵向布置,与地面无滑动接触,同时自行车动力学模型具有对称性特征,其动力学特性较为复杂。因此,自行车机器人的自平衡控制相当困难,自行车机器人的动力学建模与自平衡控制等问题长期以来都是机器人学领域的研究热点。本论文以一种无配重调节器的前轮驱动自行车机器人系统为研究对象,对这种机器人的力学建模与动力学特性分析、物理实验样机机械结构搭建与测控系统功能实现、90°车把转角下的定车运动以及直线平衡行走运动等问题进行了深入的理论探讨与实验研究。论文主要完成的工作如下:(1)根据瞬时转轴和转弯半径分析推导出了后轮角速度、车架航向角速度与前轮驱动速度的约束关系;利用Lagrange方程建立了一个一般性的前轮驱动自行车机器人在任意车把转角下的力学模型;并根据此模型建立了该机器人系统在直线自平衡运动状态下的动力学方程和90°车把定车运动状态的动力学方程,并将这两个方程用泰勒级数法进行线性化。最后,对两个线性化模型系统的能观性、能控性、稳定性分析以及可控角度进行了分析。(2)为自行车机器人的直线平衡行走运动模型和定车运动模型设计了 LQR控制器,并进行了 Matlab仿真,验证了 LQR控制策略的有效性。将线性化模型LQR控制器的反馈增益矩阵应用到非线性模型中仍然可以使用,但控制效果变差,自行车机器人车架横滚角的可控范围减小,系统稳定所需的时间延长;这是系统模型线性化过程中舍弃了一些非线性项引起的。(3)为自行车机器人设计了直线平衡行走运动和90°车把定车运动状态下的两个自适应模糊控制器,并在Matlab中进行了数值仿真分析,验证了的自适应模糊控制策略的有效性。从仿真结果可以看出,自适应模糊控制的控制效果要比LQR控制器更理想,参数自适应能力和抗干扰能力也更强。(4)为自行车机器人设计了直线平衡行走运动和90°车把定车运动状态下的两个RBF网络自适应控制器,并在Matlab中进行了数值仿真分析,验证了两种运动状态下的RBF网络自适应控制策略的有效性。从仿真结果可以看出,RBF网络自适应控制器的控制效果比自适应模糊控制器更理想,参数自适应能力和抗干扰能力也更强。(5)搭建了一台具有两个直流驱动电机,通过齿轮减速器进行动力传递,以TMS320F28335数字信号处理器(DSP)为控制算法及信号采集处理模块,以C8051F020单片机为电机控制器,惯性测量单元、光电编码器,并综合CAN总线、SPI总线以及RS232总线通讯方式的前轮驱动自行车机器人实验样机;以此样机为实验平台,对自行车机器人进行了直线平衡运动模型的自适应模糊控制实验,实验结果验证了实验样机的稳定性和自适应模糊控制器的实际控制效果。(本文来源于《北京邮电大学》期刊2017-01-04）
自行车机器人论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
针对目前自行车清洗领域存在清洗效率低,清洗方式不合理,清洗成本高等诸多问题,设计了一款智能化自行车清洗机器人,以实现自行车的自动清洗。该机器人以STM32F103芯片为控制核心,包括稳压系统、数字时钟系统、步进电机驱动系统、温湿度监测系统、清洗系统等;不仅在一定程度上便于自行车的清洗,还可以降低自行车的腐蚀程度,提高自行车的寿命,具有共享性、便捷性和易于操作等特点。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
自行车机器人论文参考文献
[1].庄未,孙兵,赵智慧,刘成举,黄用华.自行车机器人质心位置对回转运动的影响[J].机械设计与研究.2019
[2].王康强,赵相睿,王鑫.基于STM32单片机的智能自行车清洗机器人设计[J].自动化与仪表.2019
[3].艾红,童璐,李成荣.无机械辅助结构自行车机器人控制仿真及实现[J].信息与控制.2019
[4].李艳,王涵.基于复合控制的自行车机器人平衡控制[J].现代电子技术.2019
[5].黄用华,王昌盛,何淑通,庄未.两轮自行车机器人锁把平衡定位控制仿真[J].计算机仿真.2018
[6].熊超伟,王峰,揭云飞,智凯旋,李学易.基于PID控制的机器人自行车自平衡系统研究[J].电脑知识与技术.2018
[7].黄用华,王昌盛,杨炼,张杰,庄未.拖挂式自行车机器人机构设计与非完整约束分析[J].机械设计与研究.2018
[8].童璐.机器人骑自行车系统设计及控制研究[D].哈尔滨理工大学.2018
[9].石丹妮.自行车机器人控制系统的设计与仿真[D].中国地质大学(北京).2017
[10].李静.前轮驱动自行车机器人建模与自适应控制策略研究[D].北京邮电大学.2017
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