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．     

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．     

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。     

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     

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。     

基于阿克曼原理的4WID/4WIS汽车循迹控制研究

针对四轮独立驱动、独立转向汽车循迹控制精度和转向稳定性兼容问题,同时考虑减小轮胎磨损,延长轮胎使用寿命,本文基于阿克曼转向原理和RBF神经网络PID理论,提出了一种自适应的循迹控制方法.首先,设计了基于RBF神经网络PID理论的自适应转向控制器,用于控制前内轮转角,保证循迹精度;其次,后内轮以减小质心侧偏角为目标进行辅助转向,保证转向稳定性;接着,基于阿克曼转向原理,确定外轮转角,保证各轮侧偏力分配合理;最后,采用同一瞬心法,确定各车轮转速,以减小轮胎滑动率.本文搭建了CarSim和MATLAB/Simulink联合仿真平台,进行了仿真实验,结果表明：本文提出的循迹控制方法,不仅能获得较小的循迹偏差和质心侧偏角,保证了足够的循迹控制精度和转向稳定性,同时还减小了轮胎滑动率,有利于减小轮胎的磨耗.     

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.􀁱     

基于阿克曼算法的轮毂电动汽车控制方法研究

轮毂电动汽车以其独特的线控转向、线控驱动及线控制动设计,实现了整车的机电一体化控制.以前置前驱、前轮转向的轮毂电动汽车为研究对象,依据阿克曼转向模型原理,实现轮毂电动汽车前轮独立转向及差速系统的控制;同时,根据ABS控制理论,实现对轮毂电动汽车有效制动的控制.以上控制方法经实验验证切实可行.     

具有MY轮的全方位移动机器人运动学研究

根据MY轮的结构特点建立了由MY轮组成的全方位移动机器人的运动学模型.分析了由于轮结构带来的运动学特性.对全方位移动机器人在运动过程中的振动、控制及误差进行了深入研究.提出了通过优化接触距离及MY轮转速来减小机器人运动误差的控制方法.为获得优化结构,比较了三轮结构和四轮结构的运动学特性.同时应用正弦控制规律来合理控制MY轮的转动,改善了机器人的运动稳定性.仿真结果充分证明了分析的正确性.     

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。     

Quasi-min-max MPC for visual servoing stabilization of omnidirectional wheeled mobile robots

This paper proposes a new visual servoing quasi-min-max MPC algorithm for stabilization control of an omnidirectional wheeled mobile robot subject to physical and visual constraints. The visual servoing dynamics of the robot are modeled as the state-dependent linear error system with nonlinear control inputs of rotation and deflection velocities of wheels. The state-dependent linear error system is covered as linear parameters-varying models which is used to design the visual servoing quasi-min-max MPC controller. The actual control inputs of the robot are then computed by the solution of an inverse algebraic equation of the MPC actions. The recursive feasibility and stability of the new visual servoing MPC are ensured by some LMIs conditions. The performance and practicability of the visual servoing MPC are verified by some simulation and experiment results.     

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。     

Game-based pursuit evasion for nonholonomic wheeled mobile robots subject to wheel slips

Pursuit-evasion (P-E) problem has been studied as a noncooperative zero-sum game in homicidal chauffer problem in 1960s and in the game of two identical cars most recently. The capture conditions in the two games, which govern the capture behavior, can be determined by solving Hamilton–Jacobi–Isaacs equations. However, the existing game theoretic solution does not consider wheel slip, and consequently, cannot answer the escape and capture conditions in the presence of wheel slip. In this paper, we investigate how to predict capture and escape conditions when the pursuer has wheel slip. We study a dynamic P-E game problem with a nonholonomic wheeled mobile robot (WMR) pursuer subject to wheel slip and propose an equivalent kinematic model to develop escape and capture conditions in the presence of wheel slip. To our knowledge, this is the first time the P-E game problems with WMR have been analyzed with wheel slip. The presented framework will allow future development of realistic P-E strategies that do not ignore wheel slip and thus will be able to model high-speed P-E on different terrains.     

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.     

An uncertainty compensator for robust control of wheeled mobile robots

This paper proposes an uncertainty compensator to design a novel robust control for mobile robots with dynamic and kinematic uncertainties. A novel gradient-based adaptive fuzzy estimator is developed to compensate uncertainties with minimum required feedback signals. As a novelty, the proposed approach uses the tracking error and its first time derivative to form the estimation error of uncertainty, and guarantees that both the estimation error and tracking error converge asymmetrically to ignorable value. Advantages of the proposed robust control are simplicity in design, robustness against uncertainties, guaranteed stability, and good control performance. The control approach is verified by stability analysis. Simulation results and experimental results illustrate the effectiveness of the proposed control. Experimental evaluation of the proposed controller is expressed for two different low-cost nonholonomic wheeled mobile robots. The proposed control design is compared with an adaptive control approach to confirm the superiority of the proposed approach in terms of precision, simplicity of design, and computations.     

具有参数不确定性的轮式移动机器人自适应backstepping控制

针对参数不确定的轮式移动机器人的轨迹跟踪问题,设计自适应跟踪控制器.基于移动机器人的动力学模型,采用backstepping积分方法,通过逐步递推选择适当的Lyapunov函数,设计基于状态反馈的自适应控制器,并进行了相应的稳定性分析.与传统PID控制进行仿真对比,结果表明提出的自适应控制策略能较好地补偿系统参数摄动的影响,提高了移动机器人的轨迹跟踪性能和鲁棒性.     

基于引导角的轮式移动机器人轨迹跟踪控制

首先,基于拉格朗日方程建立移动机器人模型;然后,根据侧向误差和角度误差的关系设计引导角,将该引导角作为虚拟输入,结合Backstepping方法设计基于移动机器人运动学模型的轨迹跟踪控制律,并给出参数选取条件;最后,以驱动轮力矩作为控制输入,并考虑到机器人受到的外部扰动,将运动学控制律扩展得到基于动力学模型的控制律.仿真结果表明了所设计控制律的有效性.     

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.     

基于观测器的轮式移动机器人路径跟踪控制

研究基于状态观测器的轮式移动机器人的路径跟踪控制问题.首先简要回顾了基于状态反馈的移动机器人的路径跟踪控制问题;进而通过适当的状态变换将移动机器人模型转换为合适的形式,并在移动机器人的位置可以测量的情况下设计了一种可保证状态观测误差指数收敛的状态观测器;最后结合状态反馈路径跟踪控制器和所设计的观测器得到了一种基于观测器的路径跟踪控制器,该控制器可以保证移动机器人的运动轨迹指数收敛到期望路径上.仿真结果证实了所提出的基于观测器的路径跟踪控制器的有效性.     

基于滚动时域优化的轮式移动机器人路径跟踪问题研究

轮式移动机器人是典型的非完整约束系统. 本文基于滚动时域控制策略研究轮式移动机器人的路径跟踪问题. 为了既能够保证移动机器人渐近收敛到期望轨迹, 又能够保证在线求解的优化问题的滚动可行性, 参考轨迹 被选为优化问题中的终端等式约束. 仿真结果验证了所提出的控制策略的有效性.