Введение
1. Методы исследования информационно-измерительных систем мобильных колесных роботов 11
1.1. Характерные особенности исследуемых современных мобильных роботов 12
1.2. Мобильный колесный робот как объект измерения и управления 17
1.2.1. Система передвижения 18
1.2.2. Манипуляционная система 19
1.2.3. Система технического зрения 20
1.2.4. Система связи 20
1.2.5. Информационно-измерительная и управляющая система 21
1.3. Методы исследования мобильных роботов как объектов измерения и управления 26
1.3.1. Статическое моделирование мобильного робота 29
1.3.2. Динамическое моделирование мобильного робота 31
1.4. Особенности цифровой реализации информационно-измерительных и управляющих систем мобильных роботов 35
1.4.1. Точность цифровой обработки сигналов 36
1.4.2. Временная задержка при цифровой обработке сигналов 39
1.5. Выводы 40
2. Кинематические соотношения в манипуляторе и требования по точности к датчикам сенсорной подсистемы 42
2.1. Требования к точности датчиков, измеряющих положение рабочего органа манипулятора в пространстве 43
2.1.1. Задача о максимуме погрешности оцениваемой величины 44
2.1.2. Влияние погрешностей параметров функции на точность оценки выходной величины 47
2.1.3. Суммарная ошибка оценки выходной величины 51
2.1.4. Методика определения точности оценки выходной величины нелинейного блока 51
2.2. Манипулятор с тремя линейными двигателями как стержневая конструкция 53
2.2.1. Кинематическая модель узла приведения в движение штанги манипулятора 56
2.2.2. Коррекция кинематической модели с учетом реального расположения плоскостей мобильного колесного робота 60
2.2.3. Кинематическая модель узла приведения в движение коромысла 62
2.3. Точность оценки местоположения манипулятора 65
2.4. Выводы 68
3. Динамика информационно-измерительной системы мобильного колесного робота 70
3.1. Динамика платформы мобильного колесного робота 71
3.2. Описание движения звеньев двухзвенного манипулятора 77
3.2.1. Динамическая модель штанги 1 78
3.2.2. Динамическая модель линейного привода 2(3) 81
3.2.3. Динамическая модель коромысла 4 84
3.2.4. Динамическая модель линейного привода 5 87
3.2.5. Дополнительные факторы, влияющие на динамику 89
3.3. Упрощенная модель динамики манипулятора 91
3.3.1. Линейные вертикальные колебания платформы 91
3.3.2. Оценка быстродействия канала измерения состояния линейных приводов 2 и 3 94
3.3.3. Оценка быстродействия канала измерения состояния линейного привода 5 103
3.4. Информационно-измерительная система линейных приводов 105
3.5. Быстродействие датчиков продольного движения мобильного колесного робота 107
3.6. Выводы 110
4. Проектирование информационно-измерительной и управляющей системы мобильного колесного робота 112
4.1. Управление положением рабочего органа манипуляционной системы 113
4.2. Точность установки углов манипуляционной системы 120
4.3. Датчики, применяемые в сенсорной подсистеме информационно-измерительной системы 125
4.3.1. Тросиковые датчики 125
4.3.2. Датчики угла поворота 127
4.3.3. Концевые выключатели 128
4.4. Динамический режим работы датчиков 129
4.5. Управляющая подсистема информационно-измерительной системы 137
4.6. Выводы 139
Заключение 141
Библиографический список 144
Приложение 157
