基于動力學滑?？刂频臏厥乙苿訖C器人轉彎控制研究.pdf

1、隨著科技和社會經(jīng)濟的發(fā)展，農業(yè)自動化程度越來越高，溫室已成為現(xiàn)代農業(yè)中的重要組成部分。由于溫室環(huán)境密閉，使得在溫室中噴灑農藥易殘留不易揮發(fā)，工作人員極易發(fā)生中毒的風險，用機器人代替人類進行溫室噴藥不但能有效減少人員傷害，而且能實現(xiàn)精準施藥，提高農藥的利用率。為實現(xiàn)溫室噴藥移動機器人的自主作業(yè)，有必要研究溫室噴藥移動機器人的運動控制問題。本文著重開展四輪獨立驅動溫室噴藥移動機器人的轉彎控制研究。
　　在溫室狹窄的環(huán)境中，由于地面潮濕

2、，且凹凸不平，對于處于一定速度下的四輪獨立驅動移動機器人在轉向行駛時極易出現(xiàn)動力學不穩(wěn)定的狀態(tài)，造成四輪獨立轉向移動機器人的受控性降低，出現(xiàn)轉向不足或轉向過度，從而導致機器人側滑失控，以致毀壞溫室植物和機器人本身，造成嚴重損失。為此，本文針對四輪獨立驅動移動機器人在溫室環(huán)境下的轉彎控制問題，提出一種基于滑?？刂评碚摰膭恿W滑?？刂品椒ā１疚闹饕芯績热萑缦?
　　1.針對溫室噴藥移動機器人轉彎控制問題，首先建立了以質心側偏角和橫擺

3、角速度為狀態(tài)變量的四輪獨立轉向動力學模型，運用直接橫擺力矩控制方法，基于滑模變結構控制理論，設計以質心側偏角和橫擺角速度為控制系統(tǒng)狀態(tài)變量的指數(shù)趨近律動力學滑?？刂撇呗裕允挂苿訖C器人質心側偏角控制在穩(wěn)定范圍內，且其橫擺角速度能夠很好地跟蹤移動機器人期望運動軌跡。通過基于Matlab/Simulink進行轉向行駛仿真試驗結果表明，與前饋反饋控制方法相比，基于所建立動力學模型所設計滑模控制策略有效改善了移動機器人轉彎控制的穩(wěn)定性。

4、　　2.設計了基于超聲波測距的緊急避障系統(tǒng)，根據(jù)不同的溫室作業(yè)環(huán)境可以設置不同的安全距離，當超聲波測到離障礙物的距離小于安全距離時可讓機器人緊急停止以防止機器人損壞農作物，造成損失。試驗表明，所設計緊急避障系統(tǒng)，能較好地滿足溫室噴藥移動機器人對避障的穩(wěn)定性、快速性要求。
　　3.以實驗室改裝的四輪獨立驅動溫室移動機器人系統(tǒng)為試驗平臺，在Visual Studio6.0開發(fā)環(huán)境中基于C++語言完成了溫室移動機器人運動控制系統(tǒng)軟件設計