基于瑞典輪的全向移動(dòng)機(jī)器人定位及路徑跟蹤研究.pdf

1、使用瑞典輪組成的全向移動(dòng)機(jī)器人因其特殊的車輪結(jié)構(gòu)及易于實(shí)現(xiàn)控制等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛研究。這種全向移動(dòng)機(jī)器人適合在相對(duì)平整但空間狹窄的環(huán)境中運(yùn)行，在倉(cāng)庫(kù)貨物轉(zhuǎn)運(yùn)、航母飛機(jī)調(diào)度等領(lǐng)域有較好的發(fā)展?jié)摿Α?br>　　本文依據(jù)相關(guān)設(shè)計(jì)指標(biāo)研究三輪全向移動(dòng)機(jī)器人的定位及路徑跟蹤算法。研究?jī)?nèi)容主要包括基于運(yùn)動(dòng)學(xué)的機(jī)器人定位數(shù)學(xué)模型及定位誤差分析、機(jī)器人幾何路徑跟蹤算法與位姿跟蹤誤差校正控制器的設(shè)計(jì)、基于微處理器的機(jī)器人嵌入式控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)以及機(jī)器人樣機(jī)實(shí)驗(yàn)研

2、究四個(gè)方面。
　　首先，介紹基于三個(gè)瑞典輪的機(jī)器人底盤和隨動(dòng)輪系的相關(guān)結(jié)構(gòu)。根據(jù)機(jī)器人運(yùn)行時(shí)所需的技術(shù)指標(biāo)，確定相關(guān)的尺寸結(jié)構(gòu)。針對(duì)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，建立機(jī)器人的局部和全局參考框架。按照先局部后整體的路線，依次建立單個(gè)瑞典輪和機(jī)器人整體的通用運(yùn)動(dòng)學(xué)模型。確定具體的驅(qū)動(dòng)輪及其在局部參考框架下的位姿參數(shù)，代入機(jī)器人整體模型得到機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)控制方程。
　　其次，推導(dǎo)基于里程計(jì)和陀螺儀的定位數(shù)學(xué)模型，得到機(jī)器人的實(shí)時(shí)位姿更新方程。

3、分析機(jī)器人定位誤差的來源及誤差校正的模型與方法。以定位為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)機(jī)器人基于直線和圓弧的幾何路徑跟蹤算法，分析了機(jī)器人在路徑跟蹤時(shí)的位姿誤差，設(shè)計(jì)了基于PID的誤差校正控制器。
　　再次，完成機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。其中，包括基于串行口和并行口的通信、定位子系統(tǒng)設(shè)計(jì)、直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。以實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)機(jī)器人定位及幾何路徑跟蹤的軟件框架及控制流程。
　　最后，對(duì)機(jī)器人幾何路徑跟蹤算法進(jìn)行仿真，分析不同的實(shí)驗(yàn)條件對(duì)仿