| 带高速旋转飞轮的球形机器人结构设计与运动稳定性分析 |
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| 引用本文： | 郑一力,孙汉旭.带高速旋转飞轮的球形机器人结构设计与运动稳定性分析[J].机械工程学报,2013,49(3):36-41. |
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| 作者姓名： | 郑一力 孙汉旭 |
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| 作者单位： | 1. 北京林业大学工学院 北京100083
2. 北京邮电大学自动化学院 北京100876 |
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| 基金项目： | 国家自然科学基金(51175048);中央高校基本科研业务费专项资金(TD2011-25)资助项目 |
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| 摘 要： | 为提高欠驱动的球形机器人在低速运动时的稳定性,提出一种安装高速旋转飞轮的球形机器人.该机器人的机械结构主要由球形外壳、内框、长轴电动机、短轴电动机和旋转飞轮构成.给出该机器人的简化模型和结构参数.在运动学分析的基础上,采用带约束的拉格朗日方程建立该机器人的动力学模型,并对该动力学模型进行简化.模型分析结果表明:飞轮高速旋转产生的陀螺效应可减弱外界干扰力矩的影响,保证球形机器人在低速运动时航向角的稳定性.在塑胶跑道上进行直线定位运动试验,当飞轮高速旋转时,与飞轮停止时相比,机器人运动过程中的航向角偏差和航向角速度波动减小,运动结束时机器人中心偏离直线的位移减小.试验结果证明了该设计的有效性.
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| 关 键 词： | 球形机器人 飞轮 动力学模型 运动稳定性 |
Mechanical Design and Motion Stability Analysis of a Spherical Robot Equipped with High-rate Flywheel |
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| ZHENG Yili
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SUN Hanxu.Mechanical Design and Motion Stability Analysis of a Spherical Robot Equipped with High-rate Flywheel[J].Chinese Journal of Mechanical Engineering,2013,49(3):36-41. |
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| Authors: | ZHENG Yili SUN Hanxu |
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| Affiliation: | 1.School of Technology,Beijing Forestry University,Beijing 100083; 2.School of Automation,Beijing University of Posts and Telecommunications,Beijing 100876) |
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