前言

近年來，球形機(jī)器人成為機(jī)器人領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。球形機(jī)器人具有球形外殼，所有機(jī)械結(jié)構(gòu)、控制器件和能源供給部件均密封在球殼之內(nèi)。球形機(jī)器人具有摩擦小、耗能低、結(jié)構(gòu)緊湊、空間利用率高、密封性好、防塵、防震、不易跌倒、可以實(shí)現(xiàn)全向滾動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)。與傳統(tǒng)的移動(dòng)機(jī)器人，如輪式、腳式和履帶式機(jī)器人等相比，球形機(jī)器人具有良好的發(fā)展?jié)摿Γ谲娛隆⒔煌ā⒈O(jiān)控、搜救、娛樂等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。

本書研究以山東省自然科學(xué)基金項(xiàng)目“射流驅(qū)動(dòng)球形機(jī)器人的研究（2009ZRA01105）”、泰安市科技發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目“球形機(jī)器人射流驅(qū)動(dòng)原理及產(chǎn)品開發(fā)研究（20083002）”、泰安市科技發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目“環(huán)境探測球形機(jī)器人科研平臺(tái)的構(gòu)建（201320629）”、泰安市科技發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目“電磁驅(qū)動(dòng)球形機(jī)器人動(dòng)力性能研究（2020ZC313）”、泰山學(xué)院引進(jìn)人才科研啟動(dòng)基金項(xiàng)目“球形機(jī)器人驅(qū)動(dòng)原理及仿真研究（Y-01-2013010）”為依托，在充分借鑒國內(nèi)外球形機(jī)器人研究經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，提出了幾種新型的球形機(jī)器人驅(qū)動(dòng)方案。與目前國內(nèi)外出現(xiàn)的所有驅(qū)動(dòng)原理相比，其結(jié)構(gòu)十分簡潔、可靠性高、運(yùn)動(dòng)靈活性好、運(yùn)動(dòng)控制易于實(shí)現(xiàn)、響應(yīng)速度快、適用范圍廣，且能實(shí)現(xiàn)真正意義的全向性驅(qū)動(dòng)，對球形機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)原理可產(chǎn)生較大的推動(dòng)作用。同時(shí)，在球形機(jī)器人的控制策略方面，基于自適應(yīng)的“滑?？刂啤狈椒?，建立可行的控制算法，在保證球形機(jī)器人優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，減少球形機(jī)器人的“抖動(dòng)”，這些工作包括控制算法的實(shí)現(xiàn)、虛擬樣機(jī)的研究、模擬仿真實(shí)驗(yàn)、無線通信的實(shí)現(xiàn)等。

泰山學(xué)院球形機(jī)器人科研創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)從研制球形機(jī)器人結(jié)構(gòu)和控制原理著手，研制了“電磁驅(qū)動(dòng)”和“流體驅(qū)動(dòng)”全方位運(yùn)動(dòng)球形機(jī)器人，克服了現(xiàn)有球形機(jī)器人驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的不足；對球形機(jī)器人驅(qū)動(dòng)方式、運(yùn)動(dòng)性能、機(jī)構(gòu)合理性、控制策略等進(jìn)行了深入的理論研究和實(shí)驗(yàn)研究，形成了一個(gè)新的研究方向，構(gòu)建了較為完善的球形機(jī)器人科研創(chuàng)新平臺(tái)；研究成果被泰安市機(jī)器人協(xié)會(huì)、山東萬里行電子商務(wù)有限公司等單位采納并進(jìn)行了廣泛推廣，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。期望本書的研究成果能起到拋磚引玉的作用，對廣大有志于該領(lǐng)域研究的同仁有所借鑒和啟發(fā)。同時(shí)，也期望得到專家、學(xué)者的指導(dǎo)和建議，并敬請對本書的不足和疏漏之處批評指正。

著者

2022年3月