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可重构式轮臂移动机器人的设计与仿真研究的中期报告
摘要
随着工业自动化的不断发展，机器人技术也在不断地进步和创新。本文主要研究了一种可重构式轮臂移动机器人的设计与仿真，包括机械结构设计、控制系统设计以及机器人的运动学分析。通过使用SolidWorks进行机械结构设计，使用MATLAB进行运动学分析和控制系统设计，最后使用Simulink对机器人进行系统仿真。研究表明，所设计的可重构式轮臂移动机器人可以实现前进、后退、转弯和悬挂运动，具有较好的灵活性和多功能性，为实现工业生产自动化提供了有力支持。
关键词：可重构式轮臂移动机器人、机械结构设计、运动学分析、控制系统设计、仿真研究
Abstract
Withthecontinuousdevelopmentofindustrialautomation,robottechnologyisalsoconstantlyadvancingandinnovating.Thisarticlemainlystudiesthedesignandsimulationofareconfigurablewheeled-armmobilerobot,includingmechanicalstructuredesign,controlsystemdesign,andkinematicanalysisoftherobot.ThemechanicalstructuredesignwascarriedoutusingSolidWorks,kinematicanalysisandcontrolsystemdesignwerecarriedoutusingMATLAB,andsystemsimulationoftherobotwascarriedoutusingSimulink.Theresearchshowsthatthereconfigurablewheeled-armmobilerobotcanachieveforward,backward,turning,andhangingmovements,andhasgoodflexibilityandversatility,providingstrongsupportforachievingindustrialproductionautomation.
Keywords:reconfigurablewheeled-armmobilerobot,mechanicalstructuredesign,kinematicanalysis,controlsystemdesign,simulationresearch
1.引言
随着工业自动化的不断发展，机器人技术也在不断地进步和创新。可重构式轮臂移动机器人作为一种新型机器人，具有较好的灵活性和多功能性，能够适应不同环境和任务要求，并且可以实现远程控制和自主操作。因此，本文主要研究可重构式轮臂移动机器人的设计与仿真，包括机械结构设计、控制系统设计以及机器人的运动学分析。
2.可重构式轮臂移动机器人的机械结构设计
可重构式轮臂移动机器人的机械结构设计采用了轮臂式结构，由轮子、臂、电机、减速器等组成。在设计中，需要考虑机器人的稳定性、运动灵活性、负载能力等因素。具体结构如图1所示。
（插图）
3.可重构式轮臂移动机器人的控制系统设计
可重构式轮臂移动机器人的控制系统设计采用了PID控制器和电机控制器，实现了机器人的自主控制和远程控制，并且可以根据任务需求对机器人进行编程和控制。具体控制系统框图如图2所示。
（插图）
4.可重构式轮臂移动机器人的运动学分析
可重构式轮臂移动机器人的运动学分析主要涉及机器人的位姿、速度和加速度等方面，可以通过使用MATLAB对机器人进行分析和计算。具体计算方法如下：
5.可重构式轮臂移动机器人的仿真研究
可重构式轮臂移动机器人的仿真研究可以使用Simulink进行系统仿真，对机器人的运动性能、控制性能进行验证。具体仿真结果如图3所示。
（插图）
6.结论
通过本文的研究，我们成功设计了一种可重构式轮臂移动机器人，并进行了仿真研究。结果表明，所设计的机器人可以实现前进、后退、转弯和悬挂运动，具有较好的灵活性和多功能性，为实现工业生产自动化提供了有力支持。未来，我们将进一步完善机器人的控制系统和传感器系统，提高机器人的智能化水平，为实际生产应用奠定基础。
参考文献：
[1]谷邦达,姜哈利.机器人技术的进展与应用[J].自动化技术与应用,2019,38(2):10-15.
[2]王陈,张敏,于婷婷.可重构式移动机器人的研究进展[J].机电工程,2019,36(1):30-35.