球形轮机器人的3D建模与控制
| 摘要 | 第5-6页 |
| Abstract | 第6-7页 |
| 第1章 绪论 | 第11-22页 |
| 1.1 研究背景和意义 | 第11页 |
| 1.2 倒立摆机器人的研究现状及发展趋势 | 第11-20页 |
| 1.2.1 倒立摆机器人 | 第12-14页 |
| 1.2.2 倒立摆机器人的分析方法 | 第14-17页 |
| 1.2.3 倒立摆机器人的运动控制 | 第17-20页 |
| 1.2.4 球形轮机器人的研究趋势 | 第20页 |
| 1.3 本文的主要工作和内容安排 | 第20-22页 |
| 第2章 球形轮机器人的设计和改进 | 第22-32页 |
| 2.1 球形轮机器人的组成 | 第22-25页 |
| 2.1.1 球形轮机器人的机械结构 | 第23页 |
| 2.1.2 球形轮机器人机械参数的测量 | 第23-25页 |
| 2.2 球形轮机器人的驱动机构 | 第25-27页 |
| 2.2.1 驱动机构的特性 | 第25页 |
| 2.2.2 驱动机构的性能需求 | 第25-27页 |
| 2.3 球形轮机器人的测速机构 | 第27-31页 |
| 2.3.1 利用驱动机构测速的缺陷 | 第27页 |
| 2.3.2 测速机构的设计 | 第27-28页 |
| 2.3.3 测速机构的特性分析 | 第28-31页 |
| 2.4 本章小节 | 第31-32页 |
| 第3章 球形轮机器人的 3D建模 | 第32-66页 |
| 3.1 分析力学的基本原理 | 第32-36页 |
| 3.1.1 拉格朗日第二类方程 | 第32-33页 |
| 3.1.2 拉格朗日第一类方程 | 第33-34页 |
| 3.1.3 Routh方程 | 第34-35页 |
| 3.1.4 质点系的动能公式 | 第35-36页 |
| 3.2 基于分析力学的二维动力学模型 | 第36-52页 |
| 3.2.1 水平面上的二维动力学模型 | 第36-48页 |
| 3.2.2 斜坡上的二维动力学模型 | 第48-51页 |
| 3.2.3 水平面和斜坡上的二维动力学模型的统一 | 第51-52页 |
| 3.3 基于分析力学的三维动力学模型 | 第52-65页 |
| 3.3.1 坐标系的定义 | 第52-53页 |
| 3.3.2 三维动力学模型的假设 | 第53页 |
| 3.3.3 三维动力学模型的推导 | 第53-62页 |
| 3.3.4 斜坡上的三维动力学模型 | 第62-65页 |
| 3.4 本章小结 | 第65-66页 |
| 第4章 球形轮机器人的仿真和控制 | 第66-83页 |
| 4.1 2D控制器设计 | 第66-70页 |
| 4.1.1 模型线性化 | 第66页 |
| 4.1.2 PID控制器 | 第66-70页 |
| 4.3 基于平面控制器的 3D控制器设计 | 第70-75页 |
| 4.3.1 起摆控制器的设计 | 第70-73页 |
| 4.3.2 行走控制器 | 第73页 |
| 4.3.3 爬坡控制器 | 第73-75页 |
| 4.4 3D模型的仿真和实验 | 第75-82页 |
| 4.4.1 模型的数值计算 | 第75-76页 |
| 4.4.2 运动仿真 | 第76-79页 |
| 4.4.3 实验 | 第79-82页 |
| 4.5 本章小节 | 第82-83页 |
| 结论 | 第83-85页 |
| 参考文献 | 第85-89页 |
| 附录 | 第89-94页 |
| 攻读学位期间发表论文与研究成果清单 | 第94-95页 |
| 致谢 | 第95页 |
