知网论文查重样例–牛舍清洁机器人结构设计与避障设计

2017-08-18 作者:小编

知网论文查重样例--牛舍清洁机器人结构设计与避障设计

当前,机器人已经成为人类生活的重要组成部分,在人类的生活、学习与工作中体现得淋漓尽致,极大地提高了其效率。针对机器人的使用方式与使用功能,可以把机器人分为家用、医用与军用等类型。其中,自主智能化服务机器人为机器人技术发展的首要趋势,它是将理论与实践相结合的一门技术,是当今人类所分析与研究的热门。国家在发展,科技在不断地创新,服务类机器人领域的突破也在与时俱进,不断成为人类生活中必不可少的一部分,以清洁机器人最为明显[1]。

本文将重点研究牛舍清洁机器人。牛舍清洁工作是一项循环往复的枯燥劳动,工作量大,且做不到24h不间歇地清扫,容易导致牛舍环境气味污染等。牛舍清洁机器人与其他服务类机器人在功能与使用场合上均不相同:服务机器人均是用在固定的区域场合中,环境地图非常清晰明确,而牛舍清洁机器人的环境区域与区域中障碍物种类均是不确定的。因此,需要通过对清洁机器人结构与自主智能控制算法的设计,使得清洁机器人有更合适的行驶路径,并基于相关避障策略实现全方位清扫,从而更加高效、自主地完成牛舍清扫工作任务。

在牛舍清洁机器人机械结构设计完成的基础上,需要考虑清洁机器人运动机构的结构和性能。目前,市场上常见的移动机器人分为履带式、步行式与轮式3种:履带式移动机器人常用在室外,其越过障碍物的能力较强;步行式移动机器人结构设计与驱动机构控制难度大,常用在比较复杂的场合;轮式移动机器人结构设计与驱动控制难度较小,常用在地面相对不复杂的场所,且轮式机器人分为两轮、三轮、四轮与六轮的移动机器人。

电动机分为直流电机和步进电机两种类型,驱动方式的不同则是直流电机与步进电机的主要区别所在。直流电动机移动方式是连续的,并以模拟控制的方式进行相应的驱动;步进电动机的移动方式是分段进行的,或者说是以步阶的方式进行,采用直接控制方式,步阶位置是电机控制的变量。针对直流电机而言,电压是直流电机的控制变量,速度和位置是直流电动机的命令变量,直流电动机对其控制系统会有一个信息反馈,从而控制电机位置。虽然直流电动机结构上非常复杂,但是它调节非常方便,使用的范围广泛,性能良好。电机还可分为有刷电机和无刷电机,其中直流有刷电动机的转动速度很高,损耗很大,寿命短,工作1000h后需要更换电机的电刷,且安装减速的齿轮难度很大,存在寿命短、故障的发生率高等问题,缺点较直流无刷电动机多很多。因此,本设计采用了一款直流无刷电动机作为机器人行走的驱动电机。

首先对清洁机器人运动机构与外形进行设计,并对清洁机器人的相关设备(如电机、电源等)进行选型,清洁机器人通过对各障碍物进行分类识别,提出了基于迂回式路径规划算法和靠墙或牛栏等障碍物的避障策略。按照设计的算法,清洁机器人可以实现全区域覆盖的要求,包括牛舍各个角落的全方位清扫工作。实验证明,该避障策略对清洁机器人更好地避障有着很重要的作用。

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