一种新型自组装群体机器人的控制系统设计与实验研究

admin · 发表于 2022-7-27 19:44:04

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群体机器人的自组装研究与模块化机器人的自重构研究是机器人领域内的两大研究热点。随着科技和社会的发展，在非结构化环境下（如星球探测、废墟搜索救援、战场侦查等）机器人的应用需求尤为突出，对机器人的自适应性提出了更高的要求。为此提出了本课题的研究目标：设计并实现一种新型自组装模块化群体机器人平台Sambot。Sambot平台结合了自组装与自重构机器人的优点：每一个Sambot机器人可以自主运动；多个Sambot机器人能够通过自组装形成功能更为强大的集合体机器人，来完成复杂的任务；集合体机器人能够结合传统自重构方式与其独有的自组装方式，高效地实现自重构功能以适应环境和任务。本课题深入研究了国内外自组装与自重构机器人的研究进展，提出了兼具自组装与自重构功能的机器人设计思想，并进行Sambot机器人本体设计。机器人本体具有4个自由度，包括平面二维运动、平台翻转和卡扣开合。设计成果满足单个机器人的自主运动功能，多个机器人的自主对接功能，以及集合体机器人的整体运动与自重构功能。机器人控制系统采用分布式设计，分为三个部分：主控单元、驱动传感单元，以及通信单元。单个机器人具有通信、传感、驱动以及自主决策功能；多个机器人在分散状态下，采用Zigbee无线网络通信，在连接状态下，采用CAN总线通信，便于机器人间的交互与协作。为了验证平台的功能，作者开展了机器人自主运动，机器人自主对接，以及集合体机器人整体运动控制算法研究和实验。自主运动采用经典的PID闭环控制算法；针对优化的传感器布局，提出了Sambot机器人自主对接控制算法；集合体机器人整体运动控制以蠕虫运动为例，采用步态表控制方法。实验结果表明，平台具备自组装与自重构功能，已实现设计目标，。本课题设计的Sambot机器人平台，可以用于单个机器人控制，群体机器人自组织，集合体机器人步态控制等多方面研究。

一种新型自组装群体机器人的控制系统设计与实验研究

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