不同路况下移动机器人的运动分析及其跟踪技术

摘要

作为机器人研究领域的一个重要方面,移动机器人需要按照人们的要求能够在某些危险或者不适合人类直接接触的工作环境中执行某些任务。在机器人的研究中,移动机器人在复杂地形条件下的行驶状况会受到多种因素的影响,基于不同路况下的移动机器人的运动分析研究具有重要的实际研究意义。
　　本文采用了将土壤力学上的应力应变关系转化成移动机器人的电机电流和转弯速度(MotorCurrentvs.RateofTurn,MCR)之间关系的方法,分析了轮式滑动转向移动机器人在不同地形下的通行特征并完成不同地形条件下移动机器人的避障分析。实验中的移动平台采用两侧差分驱动的四轮结构,应用全控型开关功率元件进行脉宽调制(PulseWidthModulation,PWM)方法对电机进行调节控制,使用超声波传感器、GY27三轴电子罗盘和电机电流检测器等检测装置并设计了路径跟踪控制器,采用KeiluVision4软件进行编写控制程序并进行实验分析,最终进行多种地形环境下的实验。实验收集了石子、沙、草、水泥和黄土路等五种典型地形条件下的数据,通过分析得出对应地形下移动机器人电机电流和行驶速度的MCR曲线,完成跟踪避障的实验仿真。
　　本文围绕不同路况下移动机器人的运行状况展开研究,把基于模糊控制的人工势场栅格法加入考虑实际的地形因素后做进一步改进,通过在五种不同的地面条件下按照要求进行实验,完成实验数据的收集并描绘出对应的MCR曲线,然后在Matlab中进行典型路况环境下的仿真,仿真结果证明本文所用研究方法的有效性以及可实际应用的重要意义。

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第一章 绪论

§1-1 引言

§1-2 移动机器人的关键技术

§1-3本文的主要内容和结构

第二章 势场栅格法和模糊控制的理论基础

§2-1 人工势场栅格法的理论与分析

§2-2 模糊控制的基本原理与运用

§2-3 基于模糊控制的势场栅格法路径规划

§2-4 本章小结

第三章 机器人平台的设计及MCR曲线分析法

§3-1 引言

§3-2 移动机器人平台结构和跟踪控制器的设计

§3-3 滑动和滚动摩擦对移动机器人运动的影响分析

§3-4 基于土壤力学的MCR曲线分析法的基础理论

§3-5 本章小结

第四章 不同地形条件下的运动特征曲线和跟踪仿真实验

§4-1 实验用机器人系统介绍

§4-2 不同路况下的MCR曲线

§4-3路径跟踪及实验

§4-4 本章小结

第五章 工作总结和展望

§5-1 工作总结

§5-2 研究展望

参考文献

致谢