1. 研究目的与意义

随着科学技术的进步，计算机和自动化的发展,人们强烈希望用某种机器代替自己去完成那些枯燥、单调、危险的工作。林业的作业现场受自然环境(坡度、地面障碍、地表条件等)的影响最大，由于人工改善作业环境是根本做不到的，因此林业移动机器人具有得天独厚的能力。从工作方式出发，我们把它归结为两大类，即移动机器人(轮式、履带式、混合式和步行式)和工业机器人(林业加工机器人)。其中轮式运动控制系统，也就是最简单的轮式机器人，最适合在那些人类无法工作的环境中工作，它们已在许多工业部门获得广泛应用。它们可以比人类工作得更好并且成本低廉。

由于机器人工作环境的复杂性，有必要对机器人的驱动机构，移动方式和控制系统进行分析研究，本文以差速转向轮式运动机构控制系统设计为研究对象，在分析国内外对林业机器人研究现状的基础上，提出了未来林业机器人研究的关键技术和发展方向。

2. 国内外研究现状分析

移动机器人的研究始于60年代末期，斯坦福研究院(sri)的nils nilssen 和charles rosen等人在1966年至1972年中研造出了取名shakey^[4]的自主移动机器人，目的是研究应用人工智能技术，在复杂环境下机器人系统的自主推理，规划和控制，与此同时，最早的操作式步行机器人也研制成功，从而开始了机器人步行机构方面的研究，以解决机器人在不平整地域内的运动问题，设计并研制出了多足步行机器人，其中最著名是名为general electric quadruped^[5]的步行机器人,70年代末，随着计算机的应用和传感技术的发展,移动机器人研究又出现了新的高潮，特别是在80年代中期,设计和制造机器人的浪潮席卷全世界，一大批世界著名的公司开始研制移动机器人平台,这些移动机器人主要作为大学实验室及研究机构的移动机器人实验平台，从而促进了移动机器人学多种研究方向的出现，90年代以来,以研制高水平的环境信息传感器和信息处理技术，高适应性的移动机器人控制技术,真实环境下的规划技术为标志，开展了移动机器人更高层次的研究,如cmu的navlab系列移动机器人系统；德国vamors-p和caravelle系统；日本本田公司的p系列和asimo人型机器人；日本索尼的sdr-3x人型机器人等代表着移动机器人各个方面的先进研究成果^6][7]。

我国的林业机器人研究开发起步较晚，但是，国家863计划智能机器人主题(现为机器人技术主题)专家们对林业机器人的研究开发给予了高度重视。

东北林业大学的陆怀民教授、马岩教授领导的研究团队，从1994年开始得到了863计划的连续资助，目前已开发成功的有：林木球果采集机器人、弯曲木加工机器人和防风固沙草方格栽植机器人等^[8]。

南京林业大学智能控制与机器人技术研究所姜树海领导的课题组，开展了关于绿化作业的多功能移动智能机器人系统实现的研究课题研究工作，在该领域对一类移动体搭载多自由度机器人的运动原理、智能控制等方面进行了研究 ^[9][10]。

北京林业大学李文彬教授带领的团队，在立木整枝技术与设备方面的引进、开发和研究方面做了许多的工作。

3. 研究的基本内容与计划

总体设计：要求将电子电路学、自动控制学，计算机学和机器人学等学科知识应用于自动引导，研究机器人技术，建立一套全地形户外移动机器人驱动机构的控制电路，实现复杂林地环境中的驱动机构的有效控制。

规划：12周：前期知识储备

36周：驱动机构选定和控制系统设计

4. 研究创新点

研制一种适合于实际应用的高性能、廉价、移动机器人平台

使控制系统更加小巧轻便，使用舒适合理

把移动机器人应用于林业生产领域。