四轮全方位移动机器人的建模和最优控制_图文

1、 98 控 制 理 论 与 应 用 第 23 卷 位于球场上方的摄像机每 30 m s 发送一次机器人位 置信息给策略部分 , 由策略部分利用本算法计算出 每个机器人各个轮子的转速 . 图 7, 8 是应用算法实 时规划的一段轨迹和机器人根据控制命令实际行走 轨迹的比较 , 可以看到两者比较吻合 , 证明了所建控 制模型的正确性 . 求 . 同时由于本算法可以规划出机器人到达目标点的 一系列控制命令 , 对实现实时避碰有很大帮助 . 一般 规划方法由于没有考虑机器人初速度的情况 , 每次规 划得到的速度会有很大的跳变 , 影响了机器人运动的 平滑性 . 而本算法考虑了初速度的影响 , 不但能使

2、机 器人准确到点 , 而且速度平滑 , 运动流畅 . 下一步 , 我 们将结合预测控制来优化轨迹规划和控制 . 参考文献 ( R efe rences : 1 LU CA C, AL ESSAND RO D L , STEFANO I1 T rajecto ry track ing con trol of a four2 w heel d ifferentially d riven m obile robo t C / / 2 In terna tiona l Conference on R obotics and . 全方位移动机器人结构和运动分 S tructu re A u tom a

3、tion. D etro it, M I, U SA : IEEE, 1999: 2632 - 26381 赵冬斌 , 易建强 , 邓旭 析 J . 机器人 , 2003, 25 ( 5 : 394 - 3981 ( ZHAO D ongbing, Y I J ianq iang, D EN G X uyue. 图 7 x方向实时规划轨迹与实际轨迹比较 F ig. and k inem atic analysis of om n i2d irectional m ob ile robo ts J . R obot , 2003, 25 ( 5 : 394 - 398. 3 MOORE K L

4、, FLANN N S. H ierarchical task decomposition app roach to path p lanning and control for an om ni2directional autonom ous m obile robot C / / Proceedings of the Internationa l Sym posium on In telligen t Con trol & In telligen t System s and Sem iotics1 Cam bridge, MA: IEEE, 1999: 302 - 307. 4

5、JUN G M , SH I M H, K I M H, K I M J. d irectional m ob ile robot Om n iK itty 2I The m iniatu re om ni2 ( O K 2I C / 7 C om p a rison of real2tim e trajecto ry w ith ac tua l trajecto ry in x2ax is In terna tiona l Conference on R obotics and A u tom a tion1 D etro it, M I, U SA : IEEe, Piscataw ay

6、, N J, U SA , 1999: 2686 - 2691. 5 F ITZG ERALD A E, CHA RL ES, S TEPH EN J, UM AN S D. E lectric M ach inery M . U niversity Press, 2003. S ix th Ed iton. B eijing: Tsinghua 图 8 y方向实时规划轨迹与实际轨迹比较 F ig. 6 陈陈 . 最优化方法与最优控制 M . 北京 : 机械工业出版 社 , 1993. ( CH EN C hen. O ptim a l M ethod and O ptim a l Con t

7、rol M . B eijing: C hina M achine Press, 1993. 8 C om p a rison of real2tim e trajec to ry w ith ac tua l trajecto ry in y2ax is 在实时规划时 , 可将规划数据和当前图象数据 进行比较 , 如 果 角 度 误 差 在 4 ° 以内、 位置偏差在 30 mm以内 , 则继续前一次所规划的路径 , 否则就重 新规划 . 设定起始点和目标点距离为 2 m , 初速度 v0 = 0. 5 m / s, 表 1 中列出了 50 次测试中规划次数 的统计 . 可以发现原

8、先完成整个路径需要 100 次左 右规划 , 应用本方法后规划次数可以有效减少 . 表 1 规划效果表 Tab le 1 Exp e rim en ta l resu lts of p lann ing 规划次数 /次 实验比率 / % < 10 18 10 < n < 20 54 > 20 28 7 TAM A S K N , PR ITAM , RA FFA ELLO D AND R EA. R eal2 tim e trajecto ry generation for om nidirectional veh icles C / / P roceed ings o

9、f the Am erican Con trol Conference . A laska, U SA : IEEE, 2002, 1: 286 - 291. 作者简介 : 熊 蓉 ( 1972 , 女 , 副教授 , 浙江大学工业控制技术国家重 点实验室 , 主 要 研 究 方 向 机 器 人 、 图 象 处 理 等 , Em ail: rx iong iip c1 zju1 edu1 cn; 张 翮 褚 健 何臻峰 吴永海 ( 1978 , 男 , 浙江大学先进控制研究所硕士研究生 , ( 1963 , 男 , 教授 , 博士生导师 , 主要研究方向为时 ( 1981 , 男 , 浙江大学计算机学院硕士研究生 , 主要 ( 1979 , 男 , 浙江大学机械与能源学院博士研究生 , 主要研究方向为运动建模与控制 ;