室外移動(dòng)機(jī)器人的定位與運(yùn)動(dòng)控制研究.pdf

1、移動(dòng)機(jī)器人相關(guān)技術(shù)研究中，自主導(dǎo)航技術(shù)是其研究核心之一，它反映了移動(dòng)機(jī)器人的自主性和智能程度。而為了完成導(dǎo)航任務(wù)，必須解決如下四個(gè)問題：運(yùn)動(dòng)控制、地圖構(gòu)建、路徑規(guī)劃和定位。本論文主要研究室外移動(dòng)機(jī)器人的定位與運(yùn)動(dòng)控制兩個(gè)部分。
　　定位問題是移動(dòng)機(jī)器人導(dǎo)航控制中的一個(gè)重要問題，作為機(jī)器人導(dǎo)航最為基本環(huán)節(jié)，機(jī)器人首先需要確定自身在二維或三維工作環(huán)境中對(duì)全局坐標(biāo)的位姿，然后才能進(jìn)行后續(xù)的導(dǎo)航動(dòng)作。本課題的移動(dòng)機(jī)器人將在周圍有建筑物和樹

2、木的環(huán)境下中進(jìn)行自主導(dǎo)航，根據(jù)其工作環(huán)境的特點(diǎn)，采用RTK-GPS和里程計(jì)兩種傳感器實(shí)現(xiàn)組合定位。RTK-GPS的信號(hào)非常容易受外界環(huán)境的影響，而里程計(jì)定位使用航跡推算的方法，其在較短時(shí)間內(nèi)有較高的定位精度，但是隨著時(shí)間的增加，累計(jì)誤差會(huì)逐漸加大。兩種定位方法各有優(yōu)劣，因此本文使用擴(kuò)展卡爾曼濾波方法，融合RTK-GPS和里程計(jì)定位數(shù)據(jù)，提高定位精度。在擴(kuò)展卡爾曼濾波方法中，系統(tǒng)狀態(tài)誤差模型和觀測(cè)誤差模型對(duì)最后的數(shù)據(jù)融合效果有很大影響，為

3、了獲得較好的融合效果，本文詳細(xì)分析了里程計(jì)和RTK-GPS的誤差模型，在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中采集的RTK-GPS和里程計(jì)定位數(shù)據(jù)，分析其定位誤差。設(shè)計(jì)了評(píng)估RTK-GPS定位數(shù)據(jù)質(zhì)量的方法，最后通過使用擴(kuò)展卡爾曼濾波數(shù)據(jù)融合的方法進(jìn)行定位，實(shí)驗(yàn)的結(jié)果驗(yàn)證了定位算法的有效性。
　　輪式移動(dòng)機(jī)器人是一類典型具有非完整約束的非線性系統(tǒng)，要完成其運(yùn)動(dòng)控制并不容易。本文研究了移動(dòng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制中的軌跡跟蹤問題。根據(jù)移動(dòng)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，設(shè)計(jì)了全局軌