外文翻譯--設(shè)計及建模的一個多余全方位機(jī)器人杯守門員 中文版.doc

設(shè)計及建模的一個多余全方位機(jī)器人杯守門員LanceWilson,CraigWilliams,JustinYance,JaeLew,RobertL.WilliamsII機(jī)械工程部俄亥俄州大學(xué)，美國俄亥俄州雅典PaoloGallina力學(xué)的改革部和經(jīng)營意大利Padova的大學(xué)摘錄。這篇論文是關(guān)于機(jī)械設(shè)計及建模的一個多余全方位移動機(jī)器人開發(fā)，是為俄亥俄大學(xué)機(jī)器人世界杯守門員而設(shè)計的。其中，守門員機(jī)械手為了能更好的活動，我們用四個輪子來設(shè)計。首先，我們在書面上討論設(shè)計了整體的機(jī)械設(shè)計制度，然后。其中倒轉(zhuǎn)的運(yùn)動學(xué)使用的是虛擬工作原理。接著，系統(tǒng)的動作的動態(tài)方程序以一個象征的形狀被源自產(chǎn)生的在加倍的非線性微分方程中。最后，一個模擬演示逆運(yùn)動學(xué)解，我們用簡單獨(dú)立鈀車輪來控制我的全方位守門員機(jī)器人。1.介紹全方向的磁盤是在任何給定的定方位搬進(jìn)任何方向（0-360度）的能力。使用這類型的傳動系統(tǒng)使一個機(jī)械手能夠搬進(jìn)一個給定的方向當(dāng)能夠的時候使旋轉(zhuǎn)在線性的旅行期間。時間藉由除去在從點(diǎn)翻譯之前使旋轉(zhuǎn)機(jī)械手的需要被節(jié)省一磨利B。全方向的磁盤給守門員機(jī)械手能力總是面對球當(dāng)在的時候能夠搬進(jìn)任何方向。此外，它為路徑提供比較簡單的倒轉(zhuǎn)運(yùn)動學(xué)計劃編制。對于這些理由，許多研究組正在研究全方向的（holonomic）活動的機(jī)械手和車輛1-5.俄亥俄州大學(xué)（OU）RoboCup隊在他們的活動機(jī)械手中結(jié)合了全方位的磁盤，OURoboCup隊有4個球員和1個守門員；交易者和守門員為了要遇見不同的績效規(guī)格每個有各別的機(jī)械、電和軟件設(shè)計。例如，當(dāng)守門員被設(shè)計最佳化的時候，球員被設(shè)計向前方動作最佳化偏袒到邊動作。這將會把重心集中在機(jī)械的設(shè)計、動態(tài)的靠模切和摹擬多余者，成為全方向的守門員。2.設(shè)計守門員的設(shè)計有兩個主要功能。主要的功能是能很快地移動從一邊到另一邊的移動防守。這樣的快速移動是因?yàn)橛辛怂降凝R排輪。另一個功能當(dāng)然就是踢球了，這樣的設(shè)計不僅能給出有力的射球而且能精準(zhǔn)的控制住球。2.1約束為了競爭在機(jī)器人世界杯比賽，機(jī)器人不得不滿足指定的大小約束。守門員機(jī)器人在使用者可以接受視線下可以做到22.5厘米以上，然后必須適用于一個18里面的汽缸。任何部分那可能延長向外在機(jī)器人必定充分伸展當(dāng)放置內(nèi)18厘米氣缸。這些大小約束非常限制安排的驅(qū)動器和腳系統(tǒng)。踢，驅(qū)動系統(tǒng)矩形在形狀，計劃一個布局滿足機(jī)器人大小約束導(dǎo)致“浪費(fèi)空間”圍繞這些系統(tǒng)。2.2性能規(guī)格通的測試各個的無線電控制玩具車，實(shí)驗(yàn)被履行更想像什么樣的表現(xiàn)我們渴望守門員機(jī)器人。高度數(shù)值被放置在讓機(jī)械手敏捷的上了哪一個意謂它能很快地移動或者變更方向但是沒有高度最大速度。一個加速度2msec2和1的最大速度msec是被決定的績效規(guī)格在為之上這守門員的運(yùn)動。射球機(jī)器裝置使用在推進(jìn)球至少一半球場的長度的距離，在此裝置上我們運(yùn)用了可變速的發(fā)電機(jī)。一個的優(yōu)點(diǎn)守門員是能力捕獲球，好附上它。在全球的視覺系統(tǒng)上操作的話，會引導(dǎo)混亂導(dǎo)致無法很好的定位。2.3規(guī)劃機(jī)器守門員是由驅(qū)動系統(tǒng)，射球機(jī)制組成的（圖1）保持驅(qū)動器的牽引輪，機(jī)器人質(zhì)心將位于中央的驅(qū)動器輪。四輪可以全方位的駕駛機(jī)械人。保存在這些附近的守門員的質(zhì)量中心一經(jīng)踢者機(jī)械裝置被增加系統(tǒng)軸變成很困難。機(jī)械裝置移轉(zhuǎn)能導(dǎo)致后面的輪向機(jī)械手的中心滑動，移轉(zhuǎn)中心能從機(jī)械人背面通過補(bǔ)整集合完成轉(zhuǎn)移電的職務(wù)。圖1OU守門員CAD模型硬件相片在機(jī)器人裝配中有6個馬達(dá)，四個被放置在車輪裝配驅(qū)動器中，一個在射球裝置處，另外的在輪狀的驅(qū)動器上。這也是一個和射球裝置有關(guān)的裝置。2.4全方位驅(qū)動器圖2中是Kornylak公司制作的全方位小輪。為了使小輪有合適的寬度，最初設(shè)計的中央外部數(shù)據(jù)都被修改了。然后為了能插入一個制造樞紐在齒輪中，材料也被適當(dāng)?shù)那谐?。圖2中可以看到小輪中心的鋁合金和一個硬幣的想對照。Kornylak制造小輪修改后的小輪2.5踢/運(yùn)球/俘獲機(jī)理圖3中的射球裝置結(jié)構(gòu)圍繞一個基本原則，就是為了捕獲球。由一個伺服馬達(dá)提供動力，裝置能圍繞一個支點(diǎn)來搖擺運(yùn)動。這個馬達(dá)被定位在守門員底部一個靜止的位置。在游戲期間守門員除使旋轉(zhuǎn)之外向后將會在目標(biāo)附近被它的磁盤所位于。這個驅(qū)動器包將由橡膠管包住。最初射球機(jī)械裝置將會出現(xiàn)在弧形的最高觀點(diǎn)。當(dāng)球靠近時，機(jī)器人將通過下旋球來捕獲球。在這個時候球會停在驅(qū)動器包，然后開始定位，然后機(jī)器人會將球隱藏在全球定位攝像下，這時驅(qū)動器會將球往反方向的第二個驅(qū)動包中去。之后，球經(jīng)過馬達(dá)的發(fā)力開始旋轉(zhuǎn)，球開始上旋，最后，射球裝置會將球踢出然后等待下一個球的到來。圖3射球裝置的特寫3.模型圖4中是四輪車俄亥俄州大學(xué)RoboCup守門員起源模型的動態(tài)方程。這可以使移動機(jī)器人在一個比賽場地里很好的前行。實(shí)際上顯示的是，不穩(wěn)定的框架被定盤在XWYW上，而活動機(jī)器人的XMYM被定格在活動的中心。Li是質(zhì)量中心到對應(yīng)輪中心的距離。A能表示移動機(jī)器人定方位wS。由于先前聲名這個機(jī)器人是全方向的，所以我們不能使用非完整約束方程。同時，它很重要的指出機(jī)器人守門員有三個自由度，四個主動器代表了系統(tǒng)是多余的。圖4運(yùn)動學(xué)/自由體圖首先，我們?yōu)橐苿訖C(jī)器人確定位置和力量的向量的絕對坐標(biāo)系：1MG是適用機(jī)械手的轉(zhuǎn)矩，下面的兩個方程與不穩(wěn)定框架和笛卡爾姿勢還有扳手有關(guān)。2哪里同等轉(zhuǎn)動點(diǎn)陣式wRm有關(guān)于定方位表現(xiàn)不活潑的架框這移動架框。守門員的姿勢和板手矢量的根據(jù)坐標(biāo)是：