基于运动控制和频域分析的移动机器人能耗最优轨迹规划

摘要

本文针对两轮自平衡可移动机器人,提出了一种新的能耗最优运动轨迹规划方法.本文将轨迹规划与由轨迹跟踪控制器和机器人动力学方程组成的运动控制模型相结合,基于期望轨迹与实际电机输入电压间的传递函数和能量在时域和频域上的对应关系,通过频域分析的方法得到了具有明确机理表达的线性能耗模型,并采用最小二乘线性回归法对模型参数进行辨识.对于能耗最优轨迹,由全局路径规划得到的路径点作为局部轨迹规划的局部目标点,通过一定的数学转换和参数求导,可直接得到相邻两个局部目标点间的能耗最优运行轨迹和对应的运行时间.通过仿真实验证明了本文所提能耗模型的准确性和所得轨迹的能耗最优性.