線上移動(dòng)自平衡機(jī)器人的柔性動(dòng)力學(xué)建模與控制的中期報(bào)告

線上移動(dòng)自平衡機(jī)器人的柔性動(dòng)力學(xué)建模與控制的中期報(bào)告一、研究背景移動(dòng)自平衡機(jī)器人（MobileInvertedPendulum，MIP）是一種具有自主平衡能力的機(jī)器人，可以在不失去平衡的情況下移動(dòng)并執(zhí)行各種任務(wù)，具有很大的應(yīng)用潛力。目前，移動(dòng)自平衡機(jī)器人已經(jīng)應(yīng)用于室內(nèi)清潔、巡邏和物流等領(lǐng)域，并且有望在未來擴(kuò)展到更廣泛的應(yīng)用范圍。在移動(dòng)自平衡機(jī)器人的研究中，柔性動(dòng)力學(xué)建模是一個(gè)重要的問題。機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)動(dòng)力學(xué)和控制設(shè)計(jì)都與其柔性動(dòng)力學(xué)特性有關(guān)。因此，建立準(zhǔn)確的柔性動(dòng)力學(xué)模型可以幫助設(shè)計(jì)更優(yōu)秀的控制器，提高移動(dòng)自平衡機(jī)器人的穩(wěn)定性和性能。本文研究的是線上移動(dòng)自平衡機(jī)器人的柔性動(dòng)力學(xué)建模與控制問題。通過對(duì)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)進(jìn)行分析，并運(yùn)用控制理論和優(yōu)化方法，設(shè)計(jì)出能夠適應(yīng)不同工況的控制器，提高移動(dòng)自平衡機(jī)器人的性能。二、研究內(nèi)容1.機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)建?；谝苿?dòng)自平衡機(jī)器人的結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)特性，建立其運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)模型?？紤]振動(dòng)和柔性特性對(duì)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的影響，引入環(huán)節(jié)的柔性特性，并采用有限元方法對(duì)機(jī)器人的柔性進(jìn)行建模。2.控制器設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)基于柔性動(dòng)力學(xué)模型的控制器，將機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制分解為多個(gè)環(huán)節(jié)，例如速度控制、位置控制、傾角控制等等。采用優(yōu)化方法進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化，使得控制器能夠適應(yīng)不同的工況，提高機(jī)器人的穩(wěn)定性和性能。3.實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證基于機(jī)器人的模擬仿真平臺(tái)和實(shí)際機(jī)器人系統(tǒng)，對(duì)所設(shè)計(jì)的柔性動(dòng)力學(xué)建模和控制器進(jìn)行驗(yàn)證。通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和比較，驗(yàn)證控制器的有效性和可行性。三、預(yù)期成果本文的預(yù)期成果包括：1.移動(dòng)自平衡機(jī)器人的柔性動(dòng)力學(xué)模型，可以準(zhǔn)確地描述機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)特性和柔性特性。2.基于柔性動(dòng)力學(xué)模型的控制器設(shè)計(jì)，能夠適應(yīng)不同的工況和環(huán)境要求，提高機(jī)器人的穩(wěn)定性和性能。3.實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)果，可以證明柔性動(dòng)力學(xué)建模和控制器設(shè)計(jì)的有效性和可行性。四、進(jìn)度計(jì)劃1.研究機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)，并建立柔性動(dòng)力學(xué)模型。預(yù)計(jì)完成時(shí)間：1個(gè)月。2.設(shè)計(jì)基于柔性動(dòng)力學(xué)模型的控制器，采用優(yōu)化方法進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化。預(yù)計(jì)完成時(shí)間：2個(gè)月。3.在移動(dòng)自平衡機(jī)器人的模擬仿真平臺(tái)上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，并對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和比較。預(yù)計(jì)完成時(shí)間：1個(gè)月。4.在實(shí)際機(jī)器人系統(tǒng)上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，驗(yàn)證控制器的有效性和可行性。預(yù)計(jì)完成時(shí)間：2個(gè)月。五、參考文獻(xiàn)1.Kajita,S.,Kanehiro,F.,Kaneko,K.,Fujiwara,K.,Harada,K.,Yokoi,K.,…&Hirukawa,H.(2003).Resolvedmomentumcontrol:humanoidmotionplanningbasedonthelinearandangularmomentum.TheInternationalJournalofRoboticsResearch,22(5-6),371-382.2.Luo,R.C.,Hong,D.Y.,&Lee,G.H.(2010).Fuzzyslidingmodecontrolofamobileinvertedpendulumrobotusingadaptivescalingfactor.FuzzySetsandSystems,161(13),1798-1812.3.Liu,H.,Gao,Z.,&Liu,S.(2019).Multiobjectiveoptimization-basedgaitplanningformobilei