微小气动机器人移动FSM建模与控制  

FSM Model and Control Algorithm for Locomotion of Miniature Pneumatic Robot

作　　者：于莲芝[1] 佘国君[1] 朱小飞[1] 张世雷[1] 

机构地区：[1]上海理工大学光电信息与计算机工程学院,上海200093

出　　处：《控制工程》2011年第1期133-137,共5页Control Engineering of China

基　　金：上海理工大学博士启动金项目(10D209)

摘　　要：根据仿生尺蠖运动机理研制了一种用于人体腔道微创诊查的微小机器人系统,该机器人系统由前支撑单元、后支撑单元和具有3个气室的橡胶驱动器三部分组成。根据微型机器人的本体结构分析了机器人的移动控制原理,给出了在一个运动循环周期内机器人移动一个步距的运动状态和控制时序。阐述了有限状态机原理,并基于有限状态机原理建立了该机器人移动状态的有限状态机模型。在一个运动周期内移动机器人的运动状态可细分为6个状态过程,通过分析该机器人系统一个运动循环周期内各种运动状态和各状态之间的转换的关系,编制了相应的仿真算法,并通过该实验验证了该仿真算法的可行性和模型的正确性,研究结果表明基于有限状态机模型的控制算法可实现该微小机器人移动的有效控制。A miniature pneumatic robot system is designed based on the inchworm moving mechanism for inspection in human cavities with minimal invasive.The structure of the robot consists of a front holding unit,a rear holding unit and a rubber actuator with three air chambers.According to the structure of the robot,the locomotive control principle is analyzed,and the locomotion modes and the control orders of the robot system in one moving cycle with one step are given out.The theory of FSM（finite state machine）is described,and the FSM model for the robot locomotion is set up based on the FSM conception.By analyzing the robot moving modes and the relationships among the six moving states in one moving cycle,the control algorithm is proposed according to the FSM model.The simulation results show the feasibility of the control algorithm and the correctness of the FSM model,and the locomotion of the robot can be controlled effectively through the algorithm program.

关 键 词：微小机器人 运动状态 有限状态机模型 控制算法 

分 类 号：TP273[自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]