Adams 汽车自动驾驶机器人运动学建模与仿真(2)
1.2 驾驶机器人国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.3 课题任务
（1）汽车驾驶机器人的机构分析
首先了解机器人执行机构的组成，并对其工作原理进行分析，然后在Adams软件中建立模型。
（2）汽车驾驶机器人执行机构的运动学分析
在Adams软件中汽车驾驶机器人的执行机构进行部分和总体的仿真，通过对其添加约束和驱动来模拟汽车一般正常驾驶的动作。将最后的结果与其所要达到的技术指标进行比较，改进不满足指标的机构。
1.3 驾驶机器人运动学国内外研究现状
华中科技大学的夏华平等人从多刚体系统运动学角度出发，探讨了机器人运动学的理论基础问题。包括多刚体系统理论中关于基本约束的数学描述、多刚体系统平面运动学及空间运动学、系统的运动学分析，最后扩展到机器人的运动学的数学基础，包括物体位姿描述、齐次变换矩阵及 D-H 表示法等，为工业机器人运动学建模提供了理论基础的支撑[7]。为逼真地模拟驾驶机器人的运动过程,王丽丽和牛志刚采用AutoCAD强大的建模工具建立了机器人的逼真模型,通过格式转换导入到OpenGL中,利用其优秀的场景和实时处理能力对模型进行渲染和着色,在VC++开发平台上成功地实现对驾驶机器人的可视化运动仿真[8]。
在换挡机械手设计方面，吉林大学的吴刚建立了一个基于 DSP 的自动换挡机械手运动控制系统，并在此基础上对交流永磁同步电机的运动控制的算法理论和实践上的研究[9]。谢军、张为公等人为优化机械手的设计提出了一种7连杆、2自由度的换挡机械手机构原理,并在自行研制的DNC一1型驾驶机器人中采用应用结果表明,该机构具有运动机械解耦、体积小、可实现无损安装的优点[10]。牛志刚、董志国等人根据实现各种动作的需要和控制要求，用固定机架，X和Y 向导轨，变速杆的抱紧与机械手的联接装置和控制系统等四部分构成机械手系统[11][12]。在机械腿研究方面，太原理工大学的孙云平和牛志刚建立了驾驶机器人油门机械腿的控制模型。首先根据系统中驱动电机的物理规律,列出描述该环节动态过程的微分方程,组成系统的动态结构方框图,从而求出电机控制系统的传递函数；然后,根据PID控制方法设计控制器,并采用临界比例度法确定控制器的参数[13][14]。
1.4 本章小结
本章作为文章的第一章节，主要介绍了驾驶机器人技术的概念以及国内外的研究发展现状。在这一章节还介绍了驾驶机器人运动学的研究情况，让读者对驾驶机器人运动学有个整体上的认识。在第一个章节中也给出了本次设计的主要任务。
2 总体方案设计
2.1 执行机构的组成
2.1.1 油门机械腿
汽车驾驶机器人对油门机械腿的基本要求为：(1)结构简单，可以安装在狭小的汽车驾驶室的空间内；(2)对汽车的空间没有特殊的要求，安装起来方便快捷；(3)可在不改变汽车的换挡机构的情况下直接安装；(4)具有较好的可调整性；(5)方便控制油门，定位精度高，可灵活的调整其移动速度。
油门机械腿的驱动方式采用直线电机控制，主要完成汽车的减速、恒速和加速任务。主要指标为：最大输出行程为200mm，其最大输出力为100N，最大运动速度为0.45m/s，最小可调行程不超过2mm，定位误差不超过±0.5mm，最小自由度为1。
2.1.2 制动机械腿
汽车驾驶机器人对制动器机械腿的基本要求为：(1)结构较简单，可安装在狭小的汽车驾驶室的空间内；(2)对汽车的空间没有特殊的要求，安装起来方便快捷；(3)可在不改变汽车的换挡机构的前提下直接安装；(4)具有较好的可调整性，可以轻松的调整制动力。