管道检测球形机器人的运动控制研究
| 摘要 | 第5-6页 |
| ABSTRACT | 第6-7页 |
| 第一章 绪论 | 第11-21页 |
| 1.1 研究背景及意义 | 第11-12页 |
| 1.2 管道检测机器人方案选择与论证 | 第12页 |
| 1.3 球形机器人国内外发展现状 | 第12-18页 |
| 1.4 本文的主要研究内容和章节安排 | 第18-21页 |
| 第二章 球形机器人机械结构与运动学分析 | 第21-35页 |
| 2.1 球形机器人机械结构设计 | 第21-27页 |
| 2.1.1 球形机器人机械结构方案论证与选择 | 第21-23页 |
| 2.1.2 球形机器人机械结构详细设计 | 第23-27页 |
| 2.1.2.1 球壳设计 | 第24-25页 |
| 2.1.2.2 齿圈座设计 | 第25页 |
| 2.1.2.3 齿圈齿轮设计 | 第25-26页 |
| 2.1.2.4 轴与轴承设计 | 第26页 |
| 2.1.2.5 配重块设计 | 第26页 |
| 2.1.2.6 中间搭载平台设计 | 第26-27页 |
| 2.2 球形机器人的运动学分析 | 第27-28页 |
| 2.3 球形机器人虚拟样机设计与运动仿真 | 第28-33页 |
| 2.3.1 虚拟样机技术简介 | 第29-30页 |
| 2.3.2 球形机器人虚拟样机设计 | 第30-31页 |
| 2.3.3 运动仿真计算及其结果 | 第31-33页 |
| 2.4 球形机器人物理样机的制作 | 第33页 |
| 2.5 本章小结 | 第33-35页 |
| 第三章 球形机器人嵌入式控制系统硬件设计 | 第35-45页 |
| 3.1 硬件电路设计规划 | 第35-36页 |
| 3.2 最小系统电路设计 | 第36-38页 |
| 3.2.1 处理器选择 | 第36页 |
| 3.2.2 最小系统外围电路 | 第36-38页 |
| 3.3 执行子电路设计 | 第38-40页 |
| 3.3.1 电机选型介绍 | 第38-39页 |
| 3.3.2 电机驱动电路 | 第39-40页 |
| 3.4 传感器子系统 | 第40-42页 |
| 3.4.1 惯性测量单元 | 第40-42页 |
| 3.5 通信子系统 | 第42-43页 |
| 3.5.1 红外遥控通信 | 第42页 |
| 3.5.2 无线WIFI通信 | 第42-43页 |
| 3.6 电源子系统 | 第43页 |
| 3.7 本章小结 | 第43-45页 |
| 第四章 球形机器人嵌入式控制系统软件设计 | 第45-65页 |
| 4.1 球形机器人的整体控制系统 | 第45-47页 |
| 4.1.1 顶层控制策略 | 第45页 |
| 4.1.2 中层运动控制 | 第45-47页 |
| 4.1.3 底层控制 | 第47页 |
| 4.2 控制算法介绍 | 第47-57页 |
| 4.2.1 PID控制算法及其数字化实现 | 第47-51页 |
| 4.2.2 姿态解算算法 | 第51-57页 |
| 4.2.2.1 欧拉角介绍 | 第51页 |
| 4.2.2.2 姿态矩阵 | 第51-52页 |
| 4.2.2.3 捷联姿态解算 | 第52-53页 |
| 4.2.2.4 四元数算法简介 | 第53-55页 |
| 4.2.2.5 四元数法姿态解算 | 第55-57页 |
| 4.3 控制系统软件总体结构 | 第57-64页 |
| 4.3.1 机载软件设计 | 第58-63页 |
| 4.3.1.1 机载软件设计总体规划 | 第58页 |
| 4.3.1.2 主程序 | 第58-59页 |
| 4.3.1.3 初始化程序 | 第59-60页 |
| 4.3.1.4 中断服务子程序 | 第60-61页 |
| 4.3.1.5 姿态感知程序 | 第61页 |
| 4.3.1.6 串口通信程序 | 第61-62页 |
| 4.3.1.7 电机驱动程序 | 第62-63页 |
| 4.3.2 服务端软件设计 | 第63-64页 |
| 4.4 本章小结 | 第64-65页 |
| 第五章 实验与结果分析 | 第65-73页 |
| 5.1 姿态解算实验 | 第65-70页 |
| 5.1.1 加速度计数据分析 | 第65-67页 |
| 5.1.2 陀螺仪数据分析 | 第67-69页 |
| 5.1.3 姿态分析 | 第69-70页 |
| 5.2 实验平台搭建 | 第70-71页 |
| 5.3 管道直线、转弯运动实验 | 第71-72页 |
| 5.4 本章小结 | 第72-73页 |
| 第六章 总结与展望 | 第73-75页 |
| 6.1 论文主要工作总结 | 第73页 |
| 6.2 存在的问题以及下一步工作展望 | 第73-75页 |
| 致谢 | 第75-77页 |
| 参考文献 | 第77-81页 |
| 附录A(攻读硕士期间的学术成果) | 第81页 |
