一种移动机器人轮子打滑的实验校核方法

提出一种机器人不受磁场干扰情况下,利用编码器和电磁罗盘校核轮子打滑的方法．该方法定义机器人轮子打滑的模型,利用该模型能够判断轮子是否发生滑动．当机器人轮子打滑时,提出一种算法来判断哪个驱动轮打滑并校核轮对应的方向误差和位置误差．试验结果表明了本文算法的有效性．     

滑动与打滑条件下的轮式移动机器人自抗扰跟踪控制

针对具有未知的滑动与打滑的轮式移动机器人(WMR),提出了一种基于自抗扰思想的跟踪控制策略.首先建立了滑动与打滑条件下的轮式移动机器人动力学模型.其次,由反步法设计运动学控制器,基于模型设计线性扩张观测器和动力学控制器,并给出了控制器稳定性分析.最后与积分滑模控制进行了仿真对比,结果表明该控制方法的误差收敛速度更快.观测器能够精确估计滑动与打滑及动力学不确定性对机器人的扰动,提高了轮式移动机器人轨迹跟踪的鲁棒性.     

轮式移动机器人里程计系统误差校核*

里程计使用编码器为轮式移动机器人提供基本的位姿估计,在运行过程中里程计存在严重的误差累计,通过校核系统参数可以减小系统误差,UMBmark方法是轮式移动机器人广泛使用的系统误差校核方法。针对UMBmark方法存在的不足,提出一种改进的系统误差校核新方法：综合考虑三种主要系统误差来源产生的误差对移动机器人直线运动和定点旋转运动造成的影响,同时采用正方形回路终点的方向误差代替传统UMBmark方法中的位置误差来校核系统参数。实验结果表明提出的方法能够有效校核系统参数,提高移动机器人的定位精度。     

轮子打滑状态下全向移动机器人轨迹跟踪控制

针对全向移动机器人轨迹跟踪控制中存在未知轮子打滑干扰问题,设计自抗扰反步控制器.首先,建立存在轮子打滑扰动的全向移动机器人的运动学模型;然后,融合自抗扰控制技术与反步控制技术,设计基于全向移动机器人运动学模型的轨迹跟踪控制器,该控制器分别从纵向控制、横向控制及姿态控制上对打滑干扰进行实时估计与补偿;最后,利用Lyapunov定理分析闭环系统的稳定性并通过仿真实验验证了所提出控制算法的有效性和鲁棒性.     

轮式移动机器人在圆形管道中的运动学建模与分析

为解决圆形管道中轮式移动机器人的运动控制问题,分析了轮式移动机器人在圆形管道中的运动学特性．借助接触点的切平面,单个轮子在平面上的位置和运动描述方法被应用在圆管的柱面上．推导了单个轮子在柱面上纯滚动时轮心的轨迹和速度．运用刚体运动瞬时螺旋理论,对由两个固定轮和一个舵轮组成的(1,1)型三轮机器人在圆形管道中的运动进行了建模分析,并对此运动学模型进行了仿真．     

基于自适应反步法的轮式移动机器人跟踪控制

轮式移动机器人是一种典型的非完整约束系统.基于反步法提出一种自适应扩展控制器,对含有未知参数的非完整轮式移动机器人动力学系统进行轨迹跟踪控制并且Lyapunov稳定性理论保证跟踪误差渐近收敛到零.为了克服速度跳变产生滑动,加入了神经动力学模型对控制器进行改进.以两驱动轮移动机器人为例,利用运动学自适应控制器设计出转矩控制器,有效解决了不确定非完整轮式移动机器人动力学系统的轨迹跟踪问题.仿真结果证明该方法的正确性和有效性.     

轮子纵向打滑条件下的移动机器人自适应跟踪控制

针对纵向滑动参数未知的轮式移动机器人的轨迹跟踪问题,提出一种自适应跟踪控制策略.利用两个未知参数来描述移动机器人左右轮的纵向打滑程度,建立了产生纵向滑动的差分驱动轮式移动机器人的运动学模型;设计了补偿纵向滑动的自适应非线性反馈控制律;应用 Lyapunov 稳定性理论与 Barbalat 定理证明了闭环系统的稳定性;同时,提出了一种由极点配置方法在线调整控制器增益的方法.仿真结果验证了所提出控制方法的有效性.     

基于内部传感器的轮式移动机器人运动速度估计

讨论了在无速度传感器的情况下轮式移动机器人的速度估计问题, 采用了加速度传感器和位置传感器的输出实时估计轮式移动机器人速度, 并用一种按加速度扰动调整权值的方法融合来自不同传感器的数据. 实验验证了方法的有效性.     

具有非完整约束移动机器人的超宽带-惯导-里程计融合定位与能观测性分析

为解决现有超宽带-惯导组合定位系统在轮式移动机器人的定位精度低、依赖高精度IMU等问题,提出了一种采用误差状态卡尔曼滤波融合超宽带-惯导-里程计的定位算法,利用里程计的线速度测量和由非完整约束隐含的伪测量,提高了移动机器人的位置和姿态估计精度.同时,对于由多传感器测量模型组成的非线性系统,通过基于李导数的能观性秩条件分析方法对该系统的能观测性进行了详细的理论分析与数学证明,得到了系统局部弱可观的条件,从而确定了系统状态可以被无偏估计所需要的测量输出以及控制输入.仿真结果表明,在满足能观测性条件时,本文提出的方法能够有效地获得移动机器人较准确的六自由度位姿,且相比传统方法显著提升了定位精度.     

移动机器人车轮打滑检测与校核方法

针对移动机器人车轮打滑引起的非系统误差,提出了双轮检测结构模型.利用检测轮与驱动轮编码器输出脉冲数,建立直行和不同转向方式的车轮打滑模型并给出打滑辨识算法.利用正向校正算法或反向校正算法校正运行方向误差与位移误差.仿真结果表明:该结构模型能够累计机器人长时间运行产生的打滑误差,并实时校正,反向校正算法存在极少的位移误差,校正精度优于正向校正算法,但正向校正算法逻辑简单,能量消耗少.