履带式移动机器人的运动学建模与路径跟踪方法研究

摘要

移动机器人的运动学建模是其实现路径规划和动力学控制的基础,是移动机器人研究的重要内容。从已有文献来看,针对轮式移动机器人运动学建模与控制的研究较多,而关于履带式移动机器人在这方面的研究却较少报道。为此,本文在内蒙古工业大学重点研究项目《履带—腿复合式移动机器人系统研究》的支持下,开展了履带式移动机器人的运动学建模与路径控制方面的研究工作。运动学建模是移动机器人路径控制的基础。为此,本文首先建立了一款已有履带式移动机器人样机的运动学模型,给出了机器人的两个轮子转速与车体指定关键点运动速度、车体转速间的函数关系。在移动机器人的具体实现方面,本文利用DSP控制器实现对机器人的左右两个电机进行独立控制。针对现有差动驱动式移动机器人的运动规划与控制中,基于广义雅可比矩阵的分解运动速度控制算法中存在的不足,提出了一种改进后的新算法。由于原算法中要在每个计算周期内需要求出广义雅可比矩阵的逆矩阵,这样不仅增大了算法的计算量,而且降低了算法的准确性;在改进算法中,将求解广义逆矩阵改为直接求逆计算,这样避免了求广义雅可比矩阵的不足。通过计算机仿真,表明了该算法同样可以实现对给定规划路径的有效逼近。

目录

摘要

Abstract

第一章 绪论

1.1 课题的背景

1.2 课题的意义

1.3 本文的内容安排

第二章 移动机器人硬件系统

2.1 履带式移动机器人简介

2.2 移动机器人控制系统介绍

2.3 本章小结

第三章 履带式移动机器人路径规划实现算法

3.1 差动驱动式移动机器人的运动实现方法

3.2 履带式移动机器人的运动学建模与运动实现

3.3 履带式移动机器人控制算法的优点

3.4 本章小结

第四章 基于DSP 的履带式移动机器人路径控制的实验研究

4.1 本文路径控制算法的MATLAB 仿真实验

4.2 路径控制的实验研究

第五章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

发表论文情况说明

致谢

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