独轮车机器人的发展和技术研究.pdf

第23卷第4期
机电产品开发与创新
Vol 23. No4
2010年
Development& innovation of Machinery Electrieal Products
Juy-,2010
文童编号:1002-6673(2010)04-006-03
独轮车机器人的发展和技术研究
陈小磊,魏世民,于秀丽
(北京邮电大学自动化学院,北京100876)
摘要:独轮车机器人是一多变量、强耦合、非线性的复杂动力学系統,它作为一种全新概念的移动杌器人,
是控制理论和动力学研究的新平台。对国内外独轮车机器人研究现状进行了广泛调研,其中日本的
骑独轮车机器人是这一领域的代表,美国也做了大量的工作,而中国科研单位在此方面的研究刚刚
起步。文中概括并分析了独轮车机器人建模和平衡设计、传感器系统和器人控制算法等关键技术。
关键词:独轮车机器人;非线性;动态稳定
中图分类号:TP242文献标识码;Adoi:103969/isn.1002-6673.2010.04.003
Development and Technology Research of Unicycle Robot
CHEN Xiao-lei, WE/Shi-min. YU Xiu-li
(School of Automation, Beijing University of Posts and Telecommunications, Beijing 100876, China
Abstract: Being a new type of mobile robot, the unicycle robot which is a platform of studying on control theory and dynamics has a
complex dynamic system of muli - able, strong coupling, nonlinear. The current status about unicycle robot in oversea and civil is widel
surveyed. Especially, riding unicycle robot of Japan is a delegate in this field and a lot of research work on unicycle robot has been done in
America. Meanwhile, many institutions have just started working at unicycle robot in China. The key technologies about modeling and the
balance of unicycle robot, system of the sensor and robot control algorithms are generalized and analyzed
Key words: unicycle robot; nonlinear;
dynamic stability
的应用以及动力学问的研究提供了新的切入点。日前
0引言
日本的骑独轮车机器人是这一领域的代表,而国内在此
独轮车运动是一项平衡技巧性项目,它除了可以增「方面的研究还没有得到重视
强人的灵活性和机敏性外,而且可以提高身体的柔韧!
1国内外研究现状及发展
性,协调人的综合平衡能力。为了揭示独轮车运动的内
在规律,进一步提高掌握平衡技巧,科学家们开始尝试1.1美国的发展现状
在机被上实现上述高难度的自平衡运动,出现了独轮车
加州大学,圣地亚哥分校, Jascha van Pommern在
机器人为代表的新型研究方向,人们试图通过对独轮机{ De Callafon教授的指导下,成功研制了独轮驱动的机器
器人的研究推出新型的代步工具,并进一步提高机器人」人Umho。它结合了倒立摆以及惯性平衡系统的驱动方
的智能化水平,为促进多学科的深入协调发展提供一个「式自动保持平衡。它有两个轮子构成,地面上的轮子用
新的研究平台。
来保持Y-Z平面的平衡,空中的轮子用来保持X-Z平
独轮车机器人作为一种全新概念的移动机器人,由面的平衡
于它是一个多变量、强耦合、非线性的复杂动力学系
卡内基梅隆大学的H.Be
统,其姿态的不稳定性及产生稳定运动所需解决的动态 amin Brow, ir. and Yangsheng
平衡问题,对于控制理论及动力学问题的研究来说,具!Xu设计了文献[1.[2]中的Cy
有很大的挑战性,是一个很好的研究模型,为控制理论「 rover i机器人,如图2所示。其
收稿日期:2010-06-21
中文献[]通过扩展的卡尔曼滤
作者简介:陈小岳(1984-),女,项士研究生。主要研究方?波器和线性状态反愤控制器实
向:检测技术与自动化置。
现了它的姿态控制。与其它多图1 Unibot独轮车机器人
万方数据