双轮驱动球形机器人的模糊控制设计

摘要

双轮驱动的球形机器人由一个两轮独立驱动的内置平衡体和滚动球壳组成.模糊控制设计的目的是将球形机器人控制移动到期望位置.首先,基于拉格朗日方程,建立系统的动力学模型.其次,得益于球形机器人可实现零半径转向,将球形机器人的运动控制任务分解为转向控制与路程控制,并分别使用模糊法设计运动方向和路程控制器.在模糊控制器的设计过程中,采用融合误差作为控制器的输入量,以降低模糊控制器的维度.采用双边论域隶属度函数,设计模糊控制规则.采用重心法进行解模糊化,得到易于实现的模糊控制器.最后,数字仿真试验验证了所提控制方案的有效性.该设计方案易于在低成本控制器上实现,为球形机器人的实际推广应用奠定了一定基础.