基于改进粒子群算法的梯形转向机构设计及优化

摘要

为使轮式移动机器人转向机构特性曲线更加接近理想的阿克曼转向特性曲线,实现精确的转向目的,对其转向机构的设计和参数进行了优化。研究梯形转向机构的设计及工作原理对移动机器人的影响,建立了梯形转向机构的非线性优化模型;将传统粒子群算法引入自适应权重和拉格朗日插值法,进行算法改进,并且给出了求解非线性转向机构优化模型的方法;编写了改进粒子群算法和求解非线性模型的Matlab R2018b的M文件,进行了转向机构优化分析;确定出转向节臂与车轮的角度、三角摇臂与底盘间的角度、三角摇臂和转向节臂的尺寸。优化后的转向机构与理想阿克曼转向机构相接近。最终,将优化后的转向机构进行实例验证,证明结果符合实际应用需要,能有效地减少转向机构的轨迹和理想运行轨迹间的误差,使移动机器人的操纵性及航迹控制得到了改善。