自主移动机器人能源问题研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 石璞1,2 |
| 答辩日期 | 2007-05-31 |
| 文献子类 | 博士 |
| 授予单位 | 中国科学院沈阳自动化研究所 |
| 授予地点 | 沈阳 |
| 导师 | 谈大龙 ; 董再励 |
| 关键词 | 自主移动机器人 海洋波浪能 惯性摆 Soc 能耗估计 |
| 学位名称 | 博士 |
| 学位专业 | 机械电子工程 |
| 其他题名 | Energy Problem Research on the Autonomous Mobile Robot |
| 英文摘要 | 具有自主能力是移动机器人科学技术的发展趋势，能量自主获取和管理问题无疑是自主移动机器人发展的重要技术环节。本论文以移动机器人能量自主获取和管理科学问题为研究背景，重点开展了面向海洋的自主载体能量自补给理论方法研究和面向陆地的自主移动机器人能量管理方法研究。自主移动机器人能源问题目前尚处于研究阶段。本论文开展的面向海洋的自主载体能量自补给理论方法研究能源问题研究，突破了海洋波浪能沿袭的使用方式和获取方式，创造性地提出将海洋波浪能通过惯性摆结构实现机械能转换，为水中自主移动机器人的能量补给提供了新的技术方法。这对于水中自主移动机器人获得新型、高效和长久能源形式，突破当前制约水中自主移动机器人的条件，进行长时间大航程的作业，更有效地从事海洋开发和军事目的具有非常深远的意义。本论文开展的针对陆地自主移动机器人的自主能量管理研究，以车载电池能源为研究对象，依据能耗理论，进行了电池剩余能量估计和能量最优调度理论方法和实验研究。这对于自主移动机器人的能量管理，对自主作业机器人的生存和安全、作业能力准确实时的估计和任务规划无疑具有重要意义。本课题主要研究内容：首先，本文研究了基于惯性摆获取海洋波浪能机理的可行性。本文对此的研究从理论和实验两个方面进行。理论分析研究：基于惯性摆的自由激励状态下的能量吸收与转换理论；海洋波浪的动力学分析及水中人工载体受力运动学分析；基于惯性摆结构的海洋波浪能获取可行性和效率仿真和实验研究；影响波浪能大小的，与系统相关的因素；根据装置的设计，给出了系统的物理模型；通过仿真分析了惯性摆的运动状况并且给出了系统的效率计算结果。实验方面的研究包括实验样机的设计，制作和验证实验。通过对两种设计方案的比较，给出了较优的方案并制作了样机。验证实验是使用模拟波浪力，研究水平和垂荡情况下，惯性摆的运动状况。另外，介绍了电能的后续处理。其次，本文研究了自主移动机器人的能量管理。这一研究包括三个方面：电池剩余能量的成组估计，机器人能耗估计，机器人能量自主决策。电池组剩余能量（SOC）估计：通过对原有单体电池模型的分析和实验研究提出了电池成组模型；研究了广义卡尔曼滤波和最小二乘构成序贯模式用于电池组SOC估计；设计实验方案，并通过动态和静态实验验证了电池SOC成组估计方法的准确性；对影响实验的一些因素进行了探讨。机器人能耗估计：使用机理分析和实验建模两种方法相结合，提出了自主移动机器人基于行为的能耗估计模型；提出了使用小样本估计方法用于自主移动机器人的能耗估计；对于小样本数量的选取，参数辨识方法进行了研究；通过简单路况下的实验对机器人能耗估计思想和方法进行了验证。机器人能量自主决策：给出了自主移动机器人能量自主决策系统的基本功能——预先规划能量分配，实时监控和最小能耗管理，并较为详细地阐述每个功能的实现机理。 最后，在剩余能量估计，能耗估计，能量自主决策研究基础上，本文提出了自主移动机器人能量管理系统并对其机理进行了阐述。 关键词 自主移动机器人；海洋波浪能；惯性摆；SOC；能耗估计 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2010-11-29 |
| 产权排序 | 1 |
| 页码 | 149页 |
| 分类号 | TP242 |
| 源URL | [http://210.72.131.170//handle/173321/141]  |
| 专题 | 沈阳自动化研究所_机器人学研究室 |
| 作者单位 | 1.中国科学院研究生院 2.中国科学院沈阳自动化研究所 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 石璞. 自主移动机器人能源问题研究[D]. 沈阳. 中国科学院沈阳自动化研究所. 2007. |
入库方式： OAI收割
来源：沈阳自动化研究所
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