1、本論文以國家863《一種帶伸縮臂的全方位滾動球形機器人的研制》(課題編號：2006AA042243)項目為背景，以球形移動機器人為基礎，對帶臂球形機器人系統(tǒng)進行了設計，包括了結構設計，控制系統(tǒng)設計，穩(wěn)定平衡分析，并且提出了一種新穎移動機器人避障及多機器人協(xié)同路徑規(guī)劃算法。 本文首先介紹了球形機器人的國內外發(fā)展狀況，并介紹了移動機器人控制系統(tǒng)的現狀以及移動機器人避障及路徑規(guī)劃算法的研究現狀。 在帶臂球形機器人結構設計中，將

2、帶臂球形機器人分為運動驅動部分，機械臂部分，支撐穩(wěn)定部分三個子部分進設計，通過比較待選方案，得出最后的整體方案，然后對各個部分的尺寸進行估計，然后通過實際的設計調整確定最后的設計尺寸并給出了基本的性能指標。在本章中，還根據驅動執(zhí)行部件的需求，對驅動電機及減速器進行了選型。 在帶臂球形機器人控制系統(tǒng)設計中，首先對帶臂球形機器人的控制系統(tǒng)進行設計，通過方案比較，最終選擇分布式ARM控制系統(tǒng)方案并進行系統(tǒng)設計，然后從傳感器，通信方式兩

3、個方面出發(fā)，對系統(tǒng)控制需求進行分析和器件選型。 在帶臂球形機器人運動學動力學分析中，首先介紹了球形機器人的圓盤模型，然后在圓盤模型的基礎上對帶臂球形機器人的穩(wěn)定狀態(tài)控制進行了分析，得出了當支撐裝置不支開的時候，為了保持整個帶臂球形機器人的平衡狀態(tài)，抓取狀態(tài)與重擺姿態(tài)的關系：以及在不同的滾動摩阻下，帶臂球形機器人從非平衡狀態(tài)回復到平衡狀態(tài)的特征，并通過實驗數據對性質進行了驗證。 在移動機器人避障及路徑規(guī)劃研究中，提出了一種