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管道检测机器人的过弯控制研究
资料介绍
机器人在直道中行走时，其各个轮子的速度和径长是完全相同的，但是当遇到弯道时，如果驱动单元没有差速功能与变径能力，则机器人的某些驱动轮可能产生滑动，重则机器人将会整体侧翻，使得管道机器人的顺利过弯受到严重影响，所以需要在机器人驱动单元中采用差速结构与变径控制，提高机器人的适应能力。
对三轴差速式单电机驱动管道检测机器人进行整体设计，设计了一套以单片机C8051F040为控制器的管道检测机器人控制系统，选用模块化的设计思路，对机器人的核心控制模块、信号检测模块、参数采集模块、电机驱动模块等进行分析。
针对三个电机单独驱动管道检测机器人导致其过弯柔顺性不够、占据空间大的问题，将单电机三轴差速机构应用在驱动单元中。对三轴差速式管道机器人驱动单元差速特性进行分析，并根据其运动状态图确定三个驱动轮的转动半径，分析得到驱动轮的速度比。进行多次实验采集机器人过弯时三个驱动轮的平均速度，发现采集到的速度比符合三轴差速原理，证明了理论分析的可靠性与正确性。
针对三轴差速式管道检测机器人驱动单元预紧变径结构中弹簧的压缩量有时太大或者太小导致机器人不能顺利过弯问题，提出对变径机构采取模糊控制。建立预紧变径系统模型，进行模糊控制器的设计，采用Mamdani模糊控制器，确定轮子的最大压应力与最佳承压值的差值F及其变化率EF作为模糊控制器的输入，作用在管道机器人驱动系统上的电压量U作为输出量，并进行仿真与实验。结果表明，在过弯时可使得管道机器人弹簧的压缩量保持在一定范围内，最终实现机器人随管道的改变顺利进行变径，避免运动干涉问题，成功完成过弯。
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