| 题名 | 两栖机器人控制系统研究与实现 |
| 作者 | 余元林1,2 |
| 答辩日期 | 2009-05-27 |
| 文献子类 | 硕士 |
| 授予单位 | 中国科学院沈阳自动化研究所 |
| 授予地点 | 沈阳 |
| 导师 | 郭威 |
| 关键词 | 两栖机器人 分布式控制系统 混合体系结构 Arm Can 总线 |
| 学位名称 | 硕士 |
| 其他题名 | Research and Implementation of Control System of Amphibious Robot |
| 学位专业 | 控制理论与控制工程 |
| 英文摘要 | 轮桨腿一体化两栖机器人是一种既可以在陆地、滩涂、海底爬行，又可以在极浅水海域浮游的特种机器人。它巧妙地将水下机器人常用的螺旋桨推进器与陆地爬行机器人的驱动轮结合为一体、将水下方向舵与陆地爬行腿结合为一体，实现在水下浮游与陆地爬行运动模式之间自动的切换，从而能够在普通陆地爬行机器人和水下浮游机器人无法进入的极浅水、碎浪带和海滩区域进行考察作业。这种新型两栖机器人作业环境复杂、运动模式多样，其运行机理、控制策略和建模方法等关键技术与传统的陆地或水下机器人有所不同。本文对轮桨腿一体化两栖机器人控制系统进行研究，针对机器人具有的模块化、可重构和可扩展等特性，采用开放式设计思想，完成了具有混合体系结构特点的控制系统设计，并从硬件和软件两个方面对控制系统的实现进行了阐述。在体系结构设计上，整个控制系统分为三层：慎思层、序列层和行为层。其中慎思层负责基于推理的计算与决策，实现两栖机器人高层智能性；行为层负责两栖机器人基于反应的反馈控制，其包容结构实现了两栖机器人对动态环境的快速响应能力和适应能力；连接慎思层和行为层的序列层根据两栖机器人自身状态，将慎思层的决策结果转化为行为层的执行序列。在硬件设计上，控制系统由水面控制台子系统和载体控制子系统组成。水面控制台子系统接收人的使命指令，分解成任务序列，通过CAN 总线或无线电下载到载体控制子系统，实现慎思层的功能。载体控制子系统是由嵌入式主控计算机节点、6 个驱动装置控制器节点、故障诊断与应急处理节点构成的基于高速CAN 总线的分布式控制系统，它根据接受到的任务目标，以及环境状态和机器人内部状态，完成对机器人的实时控制，实现了整个系统序列层和行为层的功能。在软件设计上，使用ANSI C 语言完成了各种硬件驱动设计、部分功能模块设计工作。分布式控制系统各嵌入式节点在μC/OS-II 嵌入式实时操作系统的基础上完成软件设计，并实现与其他节点之间的CAN 通信。实验表明，本文设计的控制系统能够可靠、稳定工作，并具有良好的模块化结构和开放性，为轮桨腿一体化两栖机器人样机的实现和各项关键技术的研究奠定了良好的基础。 |
| 语种 | 中文 |
| 产权排序 | 1 |
| 公开日期 | 2010-11-29 |
| 页码 | 68页 |
| 分类号 | TP242.3 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://210.72.131.170//handle/173321/535]  |
| 专题 | 沈阳自动化研究所_水下机器人研究室 |
| 作者单位 | 1.中国科学院沈阳自动化研究所 2.中国科学院研究生院 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 余元林. 两栖机器人控制系统研究与实现[D]. 沈阳. 中国科学院沈阳自动化研究所. 2009. |
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