变结构井下救援机器人动力学建模与轨迹跟踪控制
田海波
芦茂林
王奥
西安科技大学 机械工程学院,陕西 西安 710054
摘要：针对钻孔救援需求,设计了一种变结构井下救援机器人,该机器人可改变自身构型,通过钻孔进入井下环境.根据机器人结构特点,分析了机器人的转向机制,建立了考虑机器人前轮/履带-土壤间力学作用、描述机器人转向特性的动力学模型;为提高机器人的转向性能,分析了系统的瞬态及稳态响应以及不同结构参数对转向性能的影响,并对机器人结构参数进行了改进;基于机器人动力学模型,设计模型预测控制(Model Predictive Control,MPC)控制器,实现了直线轨迹和圆形轨迹的轨迹跟踪仿真.结果表明,所建动力学模型是有效的,MPC轨迹跟踪控制器能够稳定地跟踪期望轨迹,为机器人的控制奠定了基础.
关键词：井下救援机器人动力学建模轨迹跟踪
资助基金：国家自然科学基金(52174149)陕西省重点研发计划一般项目(2022GY-241)陕西省自然科学基础研究计划项目(2023-JC-YB-364)
论文发表日期：2024-10-15
在线出版日期：2026-09-12（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：9( 96-104 )
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