移動機器人路徑跟蹤及運動控制的研究.pdf

1、移動機器人在軍事偵察、工業(yè)自動化生產(chǎn)的物料搬運等方面應(yīng)用非常廣泛，這些應(yīng)用的實質(zhì)很大一部分都屬于路徑跟蹤控制的問題。近年來，由于移動機器人廣泛的應(yīng)用前景，移動機器人的路徑跟蹤問題和運動控制問題成為移動機器人研究中的關(guān)鍵技術(shù)之一，正在得到越來越多的關(guān)注，取得了一些頗具應(yīng)用價值的成果，成為機器人技術(shù)發(fā)展的趨勢。在實踐中，數(shù)以萬計的由輪式移動機器人從事的實際應(yīng)用推動著輪式移動機器人研究領(lǐng)域的發(fā)展。研究非完整約束的移動機器人具有很強的理論和實際

2、意義。隨著計算機技術(shù)的迅速發(fā)展，加之移動機器人任務(wù)復(fù)雜性的增加，各種新的智能算法不斷涌現(xiàn)，移動機器人開始向商業(yè)化和智能化發(fā)展。目前，移動機器人的智能化研究已經(jīng)取得了一定的成果。但是，功能較完備的路徑跟蹤控制方法普遍具有計算復(fù)雜，不易實現(xiàn)等特點，所以移動機器人的路徑跟蹤和運動控制問題吸引了國內(nèi)外大批的研究學者進行研究。 本文以PioneerⅢ移動機器人為控制對象，針對四輪式移動機器人的路徑跟蹤控制問題展開理論和應(yīng)用研究。首先移動機

3、器人是一個非完整系統(tǒng)，在分析非完整系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，建立了非完整移動機器人的數(shù)學模型。結(jié)合機器人運動學模型，采用模糊算法，構(gòu)造了機器人路徑跟蹤的模糊控制系統(tǒng)，它不依賴于對象的精確的數(shù)學模型，能有效地克服被控對象存在的非線性和不確定性的影響。 基于模糊控制方法的路徑跟蹤控制研究，他的主要思想是基于人工駕駛的思想，在初始偏差較大的情況下調(diào)整機器人的角度并規(guī)劃臨時路徑，采用模糊控制技術(shù)，分別設(shè)計了角速度和速度模糊控制器，角速度模糊控制器用

4、角度誤差和距離誤差作為控制量，速度模糊控制器用理想路徑的曲率和距離誤差作為控制量，同時對角速度和速度進行控制來實現(xiàn)移動機器人路徑跟蹤，實現(xiàn)了機器人跟蹤路徑的目的。通過對初始角度的精確調(diào)整，使得角速度模糊控制器變得簡便，提高了跟蹤的效率。 最后用C++編寫程序，在室內(nèi)環(huán)境下設(shè)定移動機器人對直線和圓形路徑分別進行了跟蹤仿真，仿真的結(jié)果表明移動機器人成功的跟蹤上理想路徑，跟蹤效果良好穩(wěn)定，克服模型不確定的影響和外界干擾，證明了該控制器