移動(dòng)機(jī)器人路徑跟蹤及運(yùn)動(dòng)控制的研究.pdf

1、移動(dòng)機(jī)器人在軍事偵察、工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)的物料搬運(yùn)等方面應(yīng)用非常廣泛，這些應(yīng)用的實(shí)質(zhì)很大一部分都屬于路徑跟蹤控制的問題。近年來，由于移動(dòng)機(jī)器人廣泛的應(yīng)用前景，移動(dòng)機(jī)器人的路徑跟蹤問題和運(yùn)動(dòng)控制問題成為移動(dòng)機(jī)器人研究中的關(guān)鍵技術(shù)之一，正在得到越來越多的關(guān)注，取得了一些頗具應(yīng)用價(jià)值的成果，成為機(jī)器人技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)。在實(shí)踐中，數(shù)以萬計(jì)的由輪式移動(dòng)機(jī)器人從事的實(shí)際應(yīng)用推動(dòng)著輪式移動(dòng)機(jī)器人研究領(lǐng)域的發(fā)展。研究非完整約束的移動(dòng)機(jī)器人具有很強(qiáng)的理論和實(shí)際

2、意義。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，加之移動(dòng)機(jī)器人任務(wù)復(fù)雜性的增加，各種新的智能算法不斷涌現(xiàn)，移動(dòng)機(jī)器人開始向商業(yè)化和智能化發(fā)展。目前，移動(dòng)機(jī)器人的智能化研究已經(jīng)取得了一定的成果。但是，功能較完備的路徑跟蹤控制方法普遍具有計(jì)算復(fù)雜，不易實(shí)現(xiàn)等特點(diǎn)，所以移動(dòng)機(jī)器人的路徑跟蹤和運(yùn)動(dòng)控制問題吸引了國(guó)內(nèi)外大批的研究學(xué)者進(jìn)行研究。 本文以PioneerⅢ移動(dòng)機(jī)器人為控制對(duì)象，針對(duì)四輪式移動(dòng)機(jī)器人的路徑跟蹤控制問題展開理論和應(yīng)用研究。首先移動(dòng)機(jī)

3、器人是一個(gè)非完整系統(tǒng)，在分析非完整系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，建立了非完整移動(dòng)機(jī)器人的數(shù)學(xué)模型。結(jié)合機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，采用模糊算法，構(gòu)造了機(jī)器人路徑跟蹤的模糊控制系統(tǒng)，它不依賴于對(duì)象的精確的數(shù)學(xué)模型，能有效地克服被控對(duì)象存在的非線性和不確定性的影響。 基于模糊控制方法的路徑跟蹤控制研究，他的主要思想是基于人工駕駛的思想，在初始偏差較大的情況下調(diào)整機(jī)器人的角度并規(guī)劃臨時(shí)路徑，采用模糊控制技術(shù)，分別設(shè)計(jì)了角速度和速度模糊控制器，角速度模糊控制器用

4、角度誤差和距離誤差作為控制量，速度模糊控制器用理想路徑的曲率和距離誤差作為控制量，同時(shí)對(duì)角速度和速度進(jìn)行控制來實(shí)現(xiàn)移動(dòng)機(jī)器人路徑跟蹤，實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人跟蹤路徑的目的。通過對(duì)初始角度的精確調(diào)整，使得角速度模糊控制器變得簡(jiǎn)便，提高了跟蹤的效率。 最后用C++編寫程序，在室內(nèi)環(huán)境下設(shè)定移動(dòng)機(jī)器人對(duì)直線和圓形路徑分別進(jìn)行了跟蹤仿真，仿真的結(jié)果表明移動(dòng)機(jī)器人成功的跟蹤上理想路徑，跟蹤效果良好穩(wěn)定，克服模型不確定的影響和外界干擾，證明了該控制器