文档介绍：工学硕士学位论文爬壁侦察机器人控制系统设计许少强哈尔滨工业大学 2008年12月国内图书分类号::621工学硕士学位论文爬壁侦察机器人控制系统设计硕士研究生:许少强导师:于刚副教授副导师:程胜高级工程师申请学位级别:工学硕士学科、专业:机械电子工程所在单位:深圳研究生院答辩日期:2008 年12 月授予学位单位:哈尔滨工业大学 Classified Index: : 621 Dissertation for the Master Degree in Engineering DESIGN OF CONTROL SYSTEM FOR A WALL-CLIMBING ROBOT FOR SPYINGCandidate: Supervisor: Associate Supervisor: Academic Degree Applied for: Speciality: Date of Oral Examination: University: Xu Shaoqiang Associate Prof. Yu Gang Senior Engineer Cheng Sheng Master of Engineering Mechatronics Engineering Dec., 2008 Harbin Institute of Technology 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要爬壁机器人(Wall-Climbing Robot,WCR)是一种在壁面环境下工作的极限作业机器人,可代替人类在垂直壁面上从事诸如检测、维护、清洁甚至反恐侦察等危险、繁重的工作,能有效降低成本并提高作业效率。本论文爬壁机器人控制系统设计是中科院深圳先进技术研究院与深圳天之盾安全技术有限公司合作的横向课题,通过分析对比当前国内外各类先进的爬壁机器人,提出了反恐侦察用微小型爬壁机器人的创新型设计和控制系统整体方案。在分析了爬壁机器人各种移动方式和吸附方式后结合微小型爬壁机器人的项目要求提出基于同步带的四轮驱动和双风机负压吸附的方案。爬壁侦察机器人的工作性质决定了需要对其进行遥控操作,本文同时设计了无线的遥控盒,采用无线音视频收发模块和无线数传模块实现了侦察图像和控制指令的无线传输,并设计了抗干扰的通信系统。吸附是爬壁机器人最基本的功能。本文详细分析了负压形成的原因,建立了吸附力学模型并对吸附安全性能和压力优化配置进行了系统的分析,同时研究风机-吸盘系统动态特性,在此基础上提出该系统的模糊控制策略并设计模糊控制器,从而提高了负压的控制精度和吸附的安全性。爬壁机器人采用DSP芯片TMS320F2812作为主控芯片,本文在分析控制系统结构基础上提出了该控制系统方案,并详细介绍了整体硬件电路的设计。控制电路和驱动电路集成在同一个电路板上,简化了外部电路接线;Studio 。本文最后介绍了该爬壁侦察机器人的实验情况,设计了在不同壁面环境下的吸附爬行和噪声测试实验,实验结果表明该机器人具有较强的壁面适应性和壁面行走能力,同时机器人的工作噪音也低于所要求技术指标。关键词爬壁机器人;负压吸附;双风机;DSP;模糊PID控制- I - 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文Abstract Wall-Climbing Robots (WCRs), as a kind of devices working in limiting environment, can replace human beings to perform dangerous tasks such as inspecting, maintaining and cleaning even spying in hostile environments, which can also increase the working efficiency. The design of wall-climbing robot is a cooperation project between Shenzhen Institute of Advanced Technology and Shenzhen Tianzhidun Security Technology .Ltd. After analyzing kinds of current WCRs, a miniature WCR for spying and its control system was designed. Solution of synchronous four-wheel drive and dual-f