基于阿克曼原理的车式移动机器人运动学建模

基于阿克曼原理的轮式移动机器人运动学模型对于无人驾驶车辆的研究有着重要的意义.对轮式移动机器人的运动学特性进行了分析,建立了不考虑滑行、刹车等的轮式移动机器人的运动学模型.对该运动学模型引入了阿克曼约束,给出了描述机器人运动状态的转向角、航向角和转弯半径等物理量的数学公式.最后对该运动学模型进行仿真实验,验证了所建立的运动学模型的正确性,为进一步研究轮式移动机器人提供了理论分析的基础.     

轮式移动机器人WMR的运动分析

研究了轮式移动机器人 (WMR)的运动问题 ,分析了一种理想滚动情况下航向角控制的差动运动模型 .通过算例证明该方法简单实用 ,在轮式移动机器人的路径规划与定位控制中有一定的参考价值     

在球面运行的万向轮式移动机器人运动学模型的建立

爬壁机器人技术的不断发展,使研制可以吸附在大 型球面工作的轮式移动机器人成为可能．本文采用坐标变换方法,针对工作在球面的万向轮 式移动机器人建立运动学模型．其建模方法对于其它类型的在球面工作的轮式移动机器人也 同样适用．     

轮式移动机器人与地形交互运动仿真研究

分析了轮式移动机器人（WMR）在不平坦的三维地形上运动的运动学模型,利用速度投影法,得到了一种WMR运动模型的新的形式。基于虚拟现实技术,利用VC + +OpenGL实现了WMR虚拟漫游系统。该系统具有较强的交互性和实时性,为星球探测机器人虚拟导航、遥操作提供了验证平台。     

六轮月球探测车运动学建模与分析

本文根据六轮摇臂式月球探测车的结构特点，以闭链坐标变换和瞬时重合坐标法为基本工具，详细推导了六轮探测车的正、逆运动学模型，分析了相关的运动学特性；在运动学建模与分析中，将车轮滑移单独提取出来考虑，给出了滑移量的估算方法。本文的研究结果为六轮月球探测车的结构分析与运动控制提供了有力的基础。     

基于模糊PID的轮式移动机器人轨迹控制

本文针对实际的轮式自主移动机器人轨迹控制和定位问题提出了一种解决方法。利用模糊PID复合控制器实现移动机器人的轨迹控制，利用陀螺、磁盘罗、里程计进行多传感器融合定位。在计算机仿真和实际的轮式移动机器人的轨迹控制、定位实验中，与使用PID控制器的方法进行了比较，结果表明了多传感器融合、 模糊PID在解决轨迹控制和定位问题上的优越性。     

动态滑模控制及其在移动机器人输出跟踪中的应用

针对轮式移动机器人的输出跟踪问题,提出一种动态滑模控制方法,首先给出机器人的动力学简化模型,然后将其分解成两个低阶子系统,并给出其输出跟踪的动态滑模控制器设计方法,仿真试验表明该方法能明显地削弱滑模控制系统的抖振。     

轮式移动机器人嵌入式自适应控制器设计与仿真

在增加一阶输出信息基础上,改写了控制律算法准则函数,使用变分原理得出紧格式的改进无模型自适应控制(eMFAC)方程.以差动驱动移动机器人为研究对象,将非完整约束及传动系统误差作为外部干扰设计了具有前馈功能的Kalman改进无模型自适应控制(MFAC)运动控制器,证明了新控制方法的全局稳定性.FreeMAT仿真及ARM7系统控制实验证实了本方法的有效性.     

一种全方位移动机器人的运动学分析

介绍了本所开发的全方位移动机器人的机械结构,分析了它的运动学模型.并在此基础上,讨论了几种特殊的运动方式.最后分析了实际存在的滑动对模型的影响.􀁱     

非完整四轮式移动机器人反演轨迹跟踪控制

根据非完整约束的四轮式移动机器人的运动学模型,对其轨迹跟踪控制策略进行了深入研究;采用反演控制的相关理论和方法,设计了移动机器人轨迹跟踪控制策略;该控制策略将系统分解为低阶子系统来进行处理,利用中间虚拟控制量和部分Lyapunov函数简化了控制器设计,并且具有全局渐近稳定性;此外,在控制策略中对相应的控制量设置了阈值,保证了移动机器人运动的平滑性;最后,对所设计控制器的稳定性和平滑性进行了仿真实验,验证了其正确性和有效性。     

基于运动描述语言的轮式移动机器人控制

介绍了一种基于运动描述语言的轮式移动机器人控制方法．运动描述语言不仅可以有效地描述机器人系统中离散和连续动力学过程的相互作用,而且可以定量地描述操纵机器人的复杂性．利用该方法对具有非完整约束的轮式移动机器人的位姿镇定问题进行了研究,仿真结果验证了该方法的有效性．     

Minimum-Energy Translational Trajectory Generation for Differential-Driven Wheeled Mobile Robots

Mobile robots can be used in many applications, such as exploration, search and rescue, reconnaissance, security, and cleaning. Mobile robots usually carry batteries as their energy source and their operational time is restricted by the finite energy available from the batteries. Therefore, energy constraints are critical to the service time of mobile robots. This paper investigates the minimum-energy control problem for translational trajectory generation, which minimizes the energy drawn from the batteries. Optimal control theory is used to find the optimal velocity trajectory in analytic form. To demonstrate energy efficiency obtainable, we performed simulations of minimum-energy velocity control and compared the results with loss-minimization control and energy-optimal trapezoidal velocity profiles. Simulation results showed that significant energy savings can be achieved, of up to 9% compared with loss-minimization control and up to 10% compared with energy-optimal trapezoidal velocity profile. We also performed an actual robot experiment using Pioneer 3-AT platform to show the validity of the proposed minimum-energy velocity control. The experimental results revealed that the proposed minimum-energy velocity control can save the battery energy up to 10% compared with loss-minimization control. Categories (3): Robot control, (5): RobotMotion Planning     

不满足非完整约束的轮式移动机器人鲁棒镇定

以unicycle类型轮式移动机器人为对象,在理想非完整约束条件被破坏的条件下,采用横截函数方法和Lyapunov重设计技术设计了鲁棒实际镇定律。构造有界横截函数,再结合轮式移动机器人运动学模型对标准SE（2）群运算的左不变性,对误差系统设计光滑指数镇定律,实现标称系统实际镇定;用Lyapunov重设计方法设计修正项,使得闭环系统对滑动干扰鲁棒。仿真结果验证了所设计控制律的有效性。     

多移动机器人轨迹跟踪控制系统设计与实现

针对轮式移动机器人的轨迹跟踪控制问题,在分析了机器人运动学模型的基础上,构建多机器人的领航-追随模型;采用跟踪微分器在输入输出两端安排过渡过程,设计了一种基于多变量解耦的非线性PID轨迹跟踪控制器;搭建以Arduino Mega 1280控制板为核心的移动机器人实验平台,采用速度PID控制器以满足机器人驱动电机的实时调速要求,基于ROS提出一种结构化和模块化的多机器人控制系统;在此基础上进行实验,并将实验结果与传统PID方法控制的实验结果进行对比;实验结果验证了文章所提算法的有效性,控制器易于实现且具有一定的鲁棒性。     

移动机器人轨迹跟踪的参数自校正控制

根据移动机器人运动学模型,对两轮移动机器人的轨迹跟踪问题进行了研究。在动态反馈线性化的基础上,采用基于广义最小方差法实现参数的自校正并设计控制器,考虑到机器人的动力学约束,采取对移动机器人的线速度和角速度加以限制的控制策略,保证机器人的运动平滑。仿真结果表明了该方法的有效性和正确性。     

基于重组优化的轮式移动机器人路径处理方法

针对轮式移动机器人采集GNSS（全球卫星导航系统）路径过程中容易出现无效路段的问题,提出了基于自适应分段重组的无效路径剔除方法和多目标优化的路径平滑方法。该方法首先按照航向将采集的GNSS路径划分为DRD(drive-reverse-drive)形式的路段组合,通过设定剔除规则来剔除其中的无效路段,并对剔除无效路段后的离散路段按照邻域路段长度进行第2次分段,以实现有效路段快速重组。其次以重组后的路径点集为决策变量,建立多目标优化函数、端点渐近约束和矩形区域约束,转化为二次规划型进行最优化求解,在保证路径平滑的同时减小与原有路径的位置差。实验结果表明,该方法能够有效处理不同道路形态下采集的无效GNSS路径,优化结果与重组路径平均位置偏差小于0.2 m,平均处理时间为8.8 ms,处理后的路径可用于无人车轨迹跟随。     

Adaptive Trajectory Tracking Control for Nonholonomic Wheeled Mobile Robots:A Barrier Function Sliding Mode Approach

The trajectory tracking control performance of nonholonomic wheeled mobile robots(NWMRs) is subject to nonholonomic constraints, system uncertainties, and external disturbances. This paper proposes a barrier function-based adaptive sliding mode control(BFASMC) method to provide high-precision, fast-response performance and robustness for NWMRs.Compared with the conventional adaptive sliding mode control,the proposed control strategy can guarantee that the sliding mode variables converge to a pre...     

轮式移动机器人预见预测运动控制

针对移动机器人的运动控制问题,该文采用预见预测控制方法加以解决。利用三阶Bezier曲线作为路径生成器生成目标轨迹,并据此设计了最优预见控制器作为系统的前馈补偿;使用扩展卡尔曼滤波器作为预测模型,基于广义预测控制(GPC)实现了PPC运动控制器的设计。仿真实验结果证明了该方法的有效性。     

基于动力学模型的轮式移动机器人电机控制

针对移动机器人两路电机协同控制问题,提出基于动力学模型的轮式移动机器人电机控制律 （DMMC）．首先推导出质心位置不一定在几何中心的移动机器人运动学模型和动力学模型,并求解出两轮速 度与力矩之间的非线性微分方程．然后,基于两轮速度与力矩间非线性微分方程、电机电气方程和电机机电 方程,推导出移动机器人系统状态方程．最后采用极点配置得到I 型状态反馈控制律．仿真显示,DMMC 法实 现了对输入指令的零稳态误差快速响应．