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柔性双轮平衡机器人的动力学建模与分析
  • ISSN号:1002-0446
  • 期刊名称:《机器人》
  • 时间:0
  • 分类:TP391[自动化与计算机技术—计算机应用技术;自动化与计算机技术—计算机科学与技术]
  • 作者机构:[1]北京工业大学,北京100124
  • 相关基金:国家863计划资助项目(2007AA04Z226);国家自然科学基金资助项目(60774077);北京市教委重点项目(KZ200810005002).
中文摘要:

提出了一种柔性双轮平衡机器人,其机身具有以一段弹簧作为弹性阻尼的被动俯仰旋转关节.运用拉格朗日方法建立了此机器人在平面运动的动力学模型.基于此模型,首先证明了柔性双轮平衡机器人在直立平衡点不稳定和局部可控.其次,分析了关节刚度对线性二次型最优姿态平衡控制系统的影响.结果显示,关节刚度减小在理论上能够加强系统的鲁棒性,却使得控制系统动态性能下降.本文提出的模型及相关分析为柔性双轮平衡机器人的设计和控制提供了一定理论依据.

英文摘要:

This paper presents a kind of FTWBR (flexible two-wheeled balancing robot). Its main body has a passive pitch-joint which contains a spring as elastic damping. The Lagrange approach is used to formulate the dynamic model of the robot moving in plane. Based on the model, it is proved firstly that FTWBR is unstable and locally controllable at upright equilibrium state. Secondly, the impact of joint-stiffness on the linear quadratic optimal posture balancing control system is analyzed. The result demonstrates that the decrease of the joint-stiffness will improve the robustness of the control system theoretically, but it degrades the dynamic performance of the control system. The proposed dynamic model and the analysis provide some theoretical basis for designing and controlling FTWBR.

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期刊信息
  • 《机器人》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国自动化学会 中国科学院沈阳自动化研究所
  • 主编:王越超
  • 地址:沈阳市南塔街114号
  • 邮编:110016
  • 邮箱:jqr@sia.ac.cn
  • 电话:024-23970050
  • 国际标准刊号:ISSN:1002-0446
  • 国内统一刊号:ISSN:21-1137/TP
  • 邮发代号:
  • 获奖情况:
  • 中文核心期刊(2000年)
  • 国内外数据库收录:
  • 荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:11997