四輪四驅(qū)割草機(jī)器人路徑規(guī)劃與軌跡跟蹤控制.pdf

1、人類二十世紀(jì)在智能領(lǐng)域的一項(xiàng)偉大發(fā)明就是機(jī)器人，在僅有的五十年內(nèi)就產(chǎn)生了天翻地覆的改變。自從其誕生之日開始，自身的戰(zhàn)略目標(biāo)屬性已然將其劃分在高新技術(shù)領(lǐng)域。機(jī)器人技術(shù)的出現(xiàn)與發(fā)展使其發(fā)生了日新月異的變化，不僅從本質(zhì)上改變了以往的工業(yè)化生產(chǎn)方式，而且對(duì)人類的日?；顒?dòng)、學(xué)習(xí)和工作足以產(chǎn)生了長(zhǎng)遠(yuǎn)的影響。尤其是高級(jí)形態(tài)的智能機(jī)器人，它已經(jīng)不僅成為先進(jìn)制造業(yè)不可缺少的自動(dòng)化設(shè)備，而且正在以光速一般向航空、航天、教育、軍事、海洋、農(nóng)業(yè)、服務(wù)、娛樂等各

2、個(gè)領(lǐng)域擴(kuò)張滲透。
　　社會(huì)在不斷地發(fā)展，日益增強(qiáng)的環(huán)保意識(shí)，美化草坪早已經(jīng)成為一種趨勢(shì)，特別是以美國(guó)為代表的發(fā)達(dá)國(guó)家中，由于草坪機(jī)械行業(yè)的興起使得綠色草坪業(yè)形成為一大新型工業(yè)產(chǎn)業(yè)。草坪機(jī)械是一種適合環(huán)境維修、草坪美化、施工的機(jī)械，它屬于傳統(tǒng)機(jī)械工業(yè)領(lǐng)域，其中占百分之八十以上市場(chǎng)份額的主要機(jī)械就是草坪割草機(jī)。用于公園、足球場(chǎng)地、機(jī)場(chǎng)等大范圍的公共草地，機(jī)械負(fù)載功率大，割草效率高，這是大部分商用草坪割草機(jī)的特點(diǎn)；用于家庭庭院等小范圍草

3、坪的割草，機(jī)械負(fù)載功率小，操作簡(jiǎn)便，這些都是家用草坪割草機(jī)的特點(diǎn)。
　　傳統(tǒng)的草坪機(jī)電設(shè)備技術(shù)，對(duì)于應(yīng)對(duì)日益繁重的割草工作顯得力不從心，相對(duì)于汽車、機(jī)床等產(chǎn)業(yè)而言，其技術(shù)落后了二十年，因此近年來，有組織提出要改變并提高草坪機(jī)械的整體水平需要引進(jìn)相關(guān)的電子技術(shù)和控制技術(shù)，試圖研制在非單元化草坪環(huán)境中能夠自主移動(dòng)的車輛[1],在1997年的OPEI(戶外動(dòng)力設(shè)備協(xié)會(huì)，Outdoor Power Equipment Institute)

4、年會(huì)上，提出了智能割草機(jī)器人(Intelligent Robot Mower，IRM)的概念。
　　本文研究的對(duì)象為四輪四驅(qū)割草機(jī)器[2]（4WD-MR），屬于戶外智能移動(dòng)機(jī)器人領(lǐng)域。該課題首先介紹四輪四驅(qū)割草機(jī)器人的機(jī)體總結(jié)構(gòu)、行為分析和軌跡生成原理，對(duì)于軌跡的生成行為需要選用適當(dāng)?shù)姆椒ǎ壽E控制系統(tǒng)勢(shì)必伴隨干擾，針對(duì)干擾信號(hào)采用基于Lyapunov[3]穩(wěn)定性的卡爾曼濾波器進(jìn)行必要的降噪處理。然后，要規(guī)劃好各類邊界，主要邊界為