单球驱动机器人Ballbot的建模与控制研究周爱国
基于SOM3.4.2平台的iLoboke仿真足球机器人研究
基于SOM3.4.2平台的iLoboke仿真足球机器人研究
陈佳利;宋小艳;陈威镐;钟小强;冯浩明
【期刊名称】《科技创新与应用》
【年(卷),期】2024(14)9
【摘要】2015年,iLobokeⅠ首次以标准化产品的形态推向市场,其搭载全局视觉、决策调度、无线通信和车载控制系统等先进技术,通过足球对抗的形式,实现高速动
态下的多机器人协同。
随着科技的不断进步,iLoboke足球机器人在2018年已经
升级到第四代产品。
这一代产品更加开放,支持更广泛的扩展编程,为用户提供更多
的自由度和创造力。
无论是足球领域还是其他领域,机器人的应用将逐渐渗透到人
们的生活中,为我们创造更便利的生活和更广阔的发展空间。
该文旨在利用
SOM3.4.2平台,对iLoboke足球机器人控制进行研究,利用微粒算法规划移动路径,实现机器人在仿真环境中的足球运动,科学高效地预判传球。
【总页数】4页(P21-24)
【作者】陈佳利;宋小艳;陈威镐;钟小强;冯浩明
【作者单位】沈阳城市建设学院
【正文语种】中文
【中图分类】TP242
【相关文献】
1.机器人足球仿真比赛平台中网络通信问题研究
2.一种基于仿真比赛平台的足球机器人避障方法
3.RoboCup小型足球机器人建模及仿真平台研究
4.基于OPENGL
足球机器人仿真平台数学模型及实现5.基于OpenGL的小型组机器人足球仿真平台设计
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球型机器人
机械工程与自动化学院《嵌入式开发与项目实践》题目：球形机器人班级：测控11302班姓名：赵磊成绩：13022202342016年6月目录1.摘要 (3)2.BB8总体设计方案 (4)2.1 方案构思 (4)2.2 总体电路框图设计 (4)3.机械设计部分 (5)3.1 球身机械设计图 (5)3.2 头部机械设计图 (6)4.控制电路设计部分 (6)4.1 硬件系统设计 (6)4.1.1 51单片机控制模块 (7)4.1.2 直流电机驱动模块 (8)4.1.3 蓝牙模块 (9)4.1.4 稳压模块 (11)5.软件系统设计 (11)5.1 APP设计 (11)6.BB8模型搭建 (12)6.1虚拟组装 (12)6.2 内部结构和身体的组装 (13)7.设计小结 (14)8.附录一电路图 (15)附录二单片机程序 (16)附录三参考文献 (19)摘要球形机器人是一种具有球形外壳并以滚动为主要运动方式的智能机器人，其球状外形使得它具有转向灵活、环境适应性强、运动效率高的优点。
本文中的球形机器人是一种非完整系统，它用电机作为动力输入，利用51单片机以及蓝牙控制电机驱动板上面的正反转，从而带动轮子的正反转，通过改变内部小车重心的位置实现了球形机器人沿任意方向的运动，包括原地的自转和任意方向的转动。
由于其具有特殊的灵活性，它可以应用于各种不同的场合。
本文简要介绍了该球形机器人的机械设计和控制电路设计。
关键词：球形机器人，51单片机，蓝牙，电机驱动板2.BB8总体设计方案2.1 方案构思第一步：材料的准备。
材料包括：直径为250mm的透明亚克力球一个（作为bb-8的身体），50mm的透明亚克力球半个就够（作为bb-8的眼睛）。
球内动力系统配件包括：51单片机、L298N直流电机驱动板一块、蓝牙模块一块、带轮的两个小车微型电机、万向球若干个、12v锂电池一个、圆形强磁铁若干个、螺栓若干、若干杜邦线，3D打印底盘和支撑板。
球形机器人运动分析及控制研究
ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ａｎａｌｙｚｅｄ ｔｈｅ ｓｔａｔｅ ｍｏｔｉｏｎ ｏｆ ｓｐｈｅｒｉｃａｌ ｒｏｂｏｔ；Ｔｈｅｎ，ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｍｏｄｅｌ ｉｓ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＡＤＡＭＳ ｖｉｒｔｕａｌ ｐｒｏｔｏｔｙｐｅ ｓｏｆｔｗａｒｅ，ｇｅｔ ｔｈｅ ｓｔａｔｅ ｖａｒｉａｂｌｅｓ ｏｆ ｓｐｈｅｒｉｃａｌ ｒｏｂｏｔ ｃｈａｎｇｉｎｇ ｃｕｒｖｅｓ，ａｎｄ ｃｏｍｐａｒｅｓ谢ｔｌｌ ｔｈｅ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ｖａｌｕｅｓ．Ａｔ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｔｉｍｅ，ｔｈｅ ｌｅｎｇｔｈ ａｎｄ
３．６．１拐弯能力研究………………………………………………………………～２５ ３．６．２越障能力分析…………………………………………………………………２６ ３．６．３爬坡能力分析…………………………………………………………………２７ ３．７本章小结……………………………………………………………………………一２８
ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｓ ｔｈｅ ｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｐｈｅｒｉｃａｌ ｒｏｂｏｔ’Ｓ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ａｎｄ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ａｎｄ ｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｏｆ
ｔｈｅ ｆｕｎｃｔｉｏｎ，ｍａｉｎｌｙ ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｈａｒｄｗａｒｅ ａｎｄ ｓｏｆｔｗａｒｅ’Ｓ ｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｐｈｅｒｉｃａｌ ｒｏｂｏｔ ｍｏｔｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｅ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｓｐｈｅｒｉｃａｌ ｒｏｂｏｔ ａｎｄ ｔｈｅ ＰＣ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ，ｂａｔｔｅｒｙ ｐｏｗｅｒ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｓｔｅｐｐｉｎｇ ｍｏｔｏｒ ｃｏｎｔｒｏｌ ａｒｅ ｔｈｅ ｍｏｓｔ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ｐａｒｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｗｈｏｌｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｐａｒｔ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ ｍｏｔｏｒ ｒｏａｔｉｎｇ ｓｐｅｅｄ ｗｉｔｈ ｓｐｈｅｒｅ
球形机器人的建模与控制研究
球形机器人的建模与控制研究王志群;刘蕾;杨彬;董春【摘要】A spherical robot driven by three inertia wheels is designed;the motion of robot is implemented based on the law of conservation of angular momentum. Complete dynamics model of the robot is built by using quaternion and Kane equation modeling method; the differential equations that are controlling the motion are given, thereby an adaptive fuzzy sliding mode variable structure controller is designed to implement position control of the spherical robot, of which the parameters and dynamics model are not accurate enough. In order to weaken the buffeting vibration of the system, the switching items of the sliding mode controller are fuzzy approximated to make these items continuum. The simulation and experiments of trajectory tracking show that this controller has good manifestation in the system of which the parameters are undetermined either the dynamics model is inaccurate.%设计了一种通过三个惯性轮驱动的球形机器人，基于角动量守恒定律实现机器人移动。
球棒系统的建模及反馈控制要点
球棒系统的建模及反馈控制题目: 球棒系统的建模及反馈控制姓名:学院:班级:学号:指导教师:年月日南京农业大学教务处制球棒系统的建模及反馈控制设计由刚性球和连杆臂构成的球棒系统，如下图所示。
连杆在驱动力矩τ 作用下绕轴心点Ο做旋转运动。
连杆的转角和刚性球在连杆上的位置分别用θ,γ表示, 设刚性球的半径为R 。
当小球转动时, 球的移动和棒的转动构成复合运动。
球棒系统是一个典型的多变量的非线性系统。
该系统通过操作驱动力矩的控制使刚性球稳定在连杆的中心位置。
利用拉格朗日方程建立球棒系统的数学模型, 并用状态反馈的方法设计球棒系统的控制器, 通过给出具体的数据并进行计算, 再利用这些数据进行模拟仿真。
仿真表明利用状态反馈法设计的控制器, 可以实现球棒系统的稳定控制, 即刚性球随动力臂一起转动时不发生滚动。
刚性球与机械臂的动态方程由下式描述：221(sin )/b r G J R m θθ∙∙∙ϒ=-+。
①222cos 1b bm r r mGr mr J J mr J J θθθτ∙∙∙∙--=+++++。
② 选取刚性球的位移ϒ和其速度∙ϒ，以及机械臂的转角θ 及其角速度θ∙作为状态变量，令[]1234,,,,,,,TTx x x x x θθ∙∙⎡⎤==ϒϒ⎢⎥⎣⎦，可得系统的状态空间表达式： 12x x ∙=214321(sin )/b x x x G x J R m∙=-+34x x ∙=12413422112cos 1b b mx x x mGx x x J mx J J mx Jτ∙--=+++++1,0,0,00,0,1,0y x ⎡⎤=⎢⎥⎣⎦设球棒系统各参数如下：0.05m kg =.,0.01R m =,20.02J kgm =62210b J kgm -=⨯29.81/G m s =实习内容：1.将系统在平衡点x =0处线性化,求线性系统模型；先求平衡点；令0x ∙=，解得：1234000e e e e x mG x x x τ⎧=⎪⎪⎪=⎨⎪=⎪=⎪⎩ 由题可知平衡点为0x=处，故0mGτ=即0τ=。
NuBot中型组足球机器人系统研究
NuBot中型组足球机器人系统研究李迅;杨绍武;唐帅;董鹏;曾志文;卢惠民;于文涛;张辉;郑志强【摘要】RoboCup中型组机器人足球比赛为研究机器人技术及其他相关领域技术提供了一个标准的测试平台.本文分别从NuBot机器人平台、体系结构及行为控制、环境感知三个方面介绍了国防科大NuBot中型组足球机器人的部分关键技术及具体优势技术.【期刊名称】《机器人技术与应用》【年(卷),期】2010(000)004【总页数】3页(P14-16)【关键词】RoboCup中型组;足球机器人;机器人平台;体系结构;行为控制;环境感知【作者】李迅;杨绍武;唐帅;董鹏;曾志文;卢惠民;于文涛;张辉;郑志强【作者单位】国防科技大学机电工程与自动化学院,湖南长沙,410073【正文语种】中文【中图分类】TP21 引言RoboCup中型组比赛要求机器人是全分布式的和全自主的，必须能够通过自身携带的传感器和与队友的无线通信获得环境感知信息，使用自身携带的计算机自主完成机器人的决策控制，实现与队友的协调与协作等。
该组别比赛是机器人足球比赛中对抗程度最激烈，也最接近人类比赛的赛事。
RoboCup中型组涉及的研究内容包括机械结构设计、实时图像处理、机器人视觉、机器人自定位、目标识别与目标跟踪、运动控制、移动机器人的控制体系结构、路径和轨迹规划、机器学习、多机器人协调控制、多传感器信息融合等[1]。
国防科大RoboCup中型组猎豹队(NuBot)成立于2004年，近几年来，我们的研究兴趣主要集中于多机器人协作、鲁棒的机器人视觉、机器人控制和规划等内容。
本文分别从机器人平台、体系结构及行为控制、环境感知三个方面介绍了NuBot中型组足球机器人关键技术的研究现状及具体优势技术。
2 机器人平台2.1 机械平台及其主动控球系统自奥地利格拉茨RoboCup2009比赛后，猎豹队开发了全新的足球机器人平台，如图1所示。
机器人的运动能力尤其是加速能力与以前的机器人相比有了很大的提高。
水下球形机器人的运动控制
汇报人： 2023-12-28
目录
• 水下球形机器人概述 • 水下球形机器人的运动原理 • 水下球形机器人的控制系统 • 水下球形机器人的实验与验证 • 水下球形机器人的未来展望
01
水下球形机器人概述
定义与特点
定义
水下球形机器人是一种能够在水 下环境中自主或遥控操作的球形 机器人，具有独特的球形外观和 内部结构。
稳定性
在实验过程中，机器人表现出 良好的稳定性，能够在不同水 深和水流条件下稳定运行。
续航能力
经过多次实验验证，水下球形 机器人的续航能力达到XX小时
以上，满足实际应用需求。
验证与改进
通过实验验证了水下球形机器人 的运动控制效果，证明了其在真 实水下环境中的可行性和实用性
。
根据实验结果，对机器人的结构 和控制系统进行了优化改进，提
用于监测机器人运动状态和周 围环境信息，如深度、速度、
方向等。
动力系统
为机器人提供动力，使其能够 在水中自由移动。
实验方法与步骤
1. 准备实验设备
检查水池、控制系统、传感器和动力系统 是否正常工作。
5. 分析实验结果
根据记录的数据分析机器人的运动性能和 效果。
2. 安装机器人
将水下球形机器人放入水池中，并连接控 制系统和传感器。
海洋救援与打捞
水下球形机器人可用于搜寻失踪人员、打捞沉船和遗物等任务，为 救援工作提供有力支持。
面临的挑战与解决方案
技术难题
01
水下球形机器人在运动控制、导航定位等方面仍面临技术挑战
，需要不断探索和创新解决方案。
环境适应性
02
水下球形机器人需要适应复杂多变的水下环境，包括水流、压
球形机器人平衡控制算法
球形机器人平衡控制算法1.引言1.1 概述球形机器人是一种能够进行平衡控制的智能机器人。
它采用球体作为主体结构，具有出色的机动性和平衡能力。
球形机器人的平衡控制算法是实现其稳定直立运动的关键。
该算法通过对机器人的动态特性进行建模和控制，使其能够在不同的环境中保持平衡，实现稳定的运动和精确的控制。
在球形机器人平衡控制算法中，主要包括惯性控制算法和倒立摆控制算法。
惯性控制算法通过感知和分析机器人当前的动态状态，结合控制策略来调整机器人的运动方向和速度，以实现平衡。
倒立摆控制算法则基于倒立摆原理，通过控制机器人的重心位置和角度，使其能够维持直立状态。
本文将详细介绍球形机器人平衡控制算法的原理和工作原理，以及该算法在实际应用中的效果和挑战。
通过深入研究和分析，我们可以更好地理解球形机器人的平衡控制问题，并为进一步改进和优化算法提供指导和思路。
总之，球形机器人平衡控制算法是实现机器人稳定直立运动的关键。
通过本文的研究和分析，我们可以更好地理解和掌握该算法的原理和应用，为球形机器人的发展和应用提供支持和指导。
1.2 文章结构本文将围绕球形机器人的平衡控制算法展开讨论。
文章共分为三个主要部分，即引言、正文和结论。
在引言部分，首先概述了球形机器人平衡控制算法的背景和意义。
接着介绍了本文的结构和目的，为读者提供了整体的了解和预期。
正文部分是本文的核心部分，主要分为两个子部分。
首先，介绍了球形机器人的基本概念和特点，包括其结构、工作原理等。
然后，重点讨论了球形机器人的平衡控制算法的重要性，从理论和实际应用两个方面进行了阐述和分析。
接下来，正文的第二个子部分详细介绍了球形机器人平衡控制算法的原理。
其中，对于惯性控制算法进行了全面的介绍，解释了其基本原理和关键技术。
同时，也深入探讨了倒立摆控制算法的原理和实现方法。
最后，在结论部分，对全文进行了总结，概括了球形机器人平衡控制算法的关键要点和重要意义。
同时，还对可能的研究展望进行了展示，为未来相关领域的深入研究提供了一些思路和启示。