模塊化自重構機器人HIT-MSRⅡ的關鍵技術研究.pdf

1、模塊化自重構機器人能夠利用模塊之間的連接性和互換性，以及模塊傳感器感知到的周圍環(huán)境信息，通過大量模塊之間的相互操作和運動來改變整體構型，擴展運動形式，完成多種運動及操作任務，體現了優(yōu)良的任務適應性、可靠性、擴展性和經濟性。
　　本文首先提出并研制了一種新型的正立方體類均一陣列式模塊結構，根據模塊中連接機構的不同分為主動模塊和被動模塊兩種。每個模塊具有一個轉動自由度和四個相同的連接面。設計了一種由SMA驅動器驅動的機械式連接機構；在

2、主動模塊和被動模塊上分別使用了固定式觸點和彈簧觸點作為線路連接部件。該設計方案兼具陣列式和串聯式機器人結構的優(yōu)點，不但擴大了模塊的通用性，提高了機器人的運動靈活性，而且模塊體積小、重量輕、連接可靠。
　　然后，進行了模塊化自重構機器人控制系統的設計。控制系統由上位機、中繼單元和模塊單元構成。上位機和中繼單元之間采用串行口通信，中繼單元和模塊單元之間采用無線網路進行通信。以PIC16F877A單片機為核心設計了中繼單元和模塊單元控制

3、電路；詳細分析了無線通信模塊的工作原理、控制方式，并計算了無線模塊的通信距離；在硬件的基礎上設計了包括上位機、中繼單元和模塊單元在內的軟件系統。該控制系統能夠很好地完成集中式和分布式相結合的控制任務。
　　最后，通過對三維自重構機器人模塊、模塊周圍環(huán)境和模塊運動規(guī)則的描述，建立了機器人模塊的運動規(guī)則庫，提出了一種對三維自重構機器人的重構運動進行規(guī)劃的啟發(fā)式搜索和有限范圍搜索結合的搜索算法。仿真結果表明，該算法能夠針對任意給定的初始