基于瑞典輪的全向移動機器人定位及路徑跟蹤研究.pdf

1、使用瑞典輪組成的全向移動機器人因其特殊的車輪結(jié)構(gòu)及易于實現(xiàn)控制等優(yōu)點而被廣泛研究。這種全向移動機器人適合在相對平整但空間狹窄的環(huán)境中運行，在倉庫貨物轉(zhuǎn)運、航母飛機調(diào)度等領(lǐng)域有較好的發(fā)展?jié)摿Α?br>　　本文依據(jù)相關(guān)設(shè)計指標(biāo)研究三輪全向移動機器人的定位及路徑跟蹤算法。研究內(nèi)容主要包括基于運動學(xué)的機器人定位數(shù)學(xué)模型及定位誤差分析、機器人幾何路徑跟蹤算法與位姿跟蹤誤差校正控制器的設(shè)計、基于微處理器的機器人嵌入式控制系統(tǒng)實現(xiàn)以及機器人樣機實驗研

2、究四個方面。
　　首先，介紹基于三個瑞典輪的機器人底盤和隨動輪系的相關(guān)結(jié)構(gòu)。根據(jù)機器人運行時所需的技術(shù)指標(biāo)，確定相關(guān)的尺寸結(jié)構(gòu)。針對機器人的結(jié)構(gòu)特點，建立機器人的局部和全局參考框架。按照先局部后整體的路線，依次建立單個瑞典輪和機器人整體的通用運動學(xué)模型。確定具體的驅(qū)動輪及其在局部參考框架下的位姿參數(shù)，代入機器人整體模型得到機器人的運動學(xué)控制方程。
　　其次，推導(dǎo)基于里程計和陀螺儀的定位數(shù)學(xué)模型，得到機器人的實時位姿更新方程。

3、分析機器人定位誤差的來源及誤差校正的模型與方法。以定位為基礎(chǔ)，設(shè)計機器人基于直線和圓弧的幾何路徑跟蹤算法，分析了機器人在路徑跟蹤時的位姿誤差，設(shè)計了基于PID的誤差校正控制器。
　　再次，完成機器人控制系統(tǒng)設(shè)計。其中，包括基于串行口和并行口的通信、定位子系統(tǒng)設(shè)計、直流伺服電機驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計。以實時操作系統(tǒng)為基礎(chǔ)設(shè)計機器人定位及幾何路徑跟蹤的軟件框架及控制流程。
　　最后，對機器人幾何路徑跟蹤算法進(jìn)行仿真，分析不同的實驗條件對仿