自平衡机器人：基于Adams和Matlab的联合仿真

第 25卷第 2期 2008年 2月 机 　　电 　　工 　　程 MECHAN ICAL & ELECTR ICAL ENGINEER INGMAGAZINE Vol. 25 No. 2 Feb. 2008 收稿日期: 2007 - 08 - 28 作者简介:龚建球 (1980 - ) ,男 ,湖南常德人 ,主要从事机电一体化和计算机仿真方面的研究。 基于 Adam s和 Matlab的自平衡机器人仿真 龚建球 ,刘守斌 (哈尔滨工业大学 深圳研究生院 ,广东 深圳 518055) 摘 　要 :首先简述了机器人仿真研究的现状 ,以及机械系统动力学分析仿真软件 Adams及 Simulink在机器人仿真上的应用。然后应用拉格朗日方程建立了系统的动力学方程 ,应用 Adams和 Matlab对自平衡机器人进行了联合仿真。仿真结果表明 ,基于 Adams和 Matlab的自平衡机器人具有较好的动态特性。 关键词 :自平衡机器人 ;动力学 ;机器人仿真 中 图分类  号 : TP242　　　　文献标识码 : A 文章编号 : 1001 - 4551 (2008) 02 - 0008 - 04 Co2simulating of two2wheeled selfbalanced robot using Adam s and Matlab GONG Jian2qiu, L IU Shou2bin(Shenzhen Graduate School, Harbin Institute of Technology, Shenzhen 518055, China)Abstract: The research situation and the application ofAdams and Simulink on robots simulation were presented. The dynamics equation of twowheeled selfbalanced robotwas established based on Lagrangeπs equation, and dynamics simulation was executed based on AdamswithMatlab. The simulation results prove that two2wheeled self2balanced robot has better dynamic characteristics than the other. Key words: self2balanced robot; dynamics; robot simulation0 　前 　言 在现代机械工程中 ,机电一体化产品的设计必须 考虑机械和控制两大组成部分。利用 Adams软件和Matlab软件联合仿真 ,就是在设计带有控制系统的机械系统时 ,运用 Adams建立机械模型 ,并导入 Matlab 进行控制系统设计和虚拟样机调试 ,然后反馈给机械模型的过程。这种通过共用一个虚拟模型的交互式设计仿真能将基本力学原理与现代控制理论相结合 ,更有效地解决机械系统的控制问题。两轮自平衡机器人是移动机器人的重要分支 ,与多轮移动机器人相比 ,它具有零转弯半径、低滚动阻力及动态稳定性良好等优点 [ 1 ] 。 本研究利用 Adams和 Matlab及其动态仿真集成环境 Simulink分别建立两轮自平衡机器人的机械系统模型和控制系统模型 ,然后通过交互方式进行仿真 ,并对该机器人的运动学和动力学特性进行分析 [2

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