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移动机器人的跟踪控制在机器人学之中占有举足轻重的地位,近年来学者们对此进行了大量深入的研究,取得了不少有价值的学术成果。本文主要研究了含有模型不确定性的三点式移动机器人系统的路径跟踪控制问题,所做的工作如下:
首先,本文为三点式移动机器人建立以质心为参考点的运动学模型。考虑到机器人在实际的工作之中受到负载、路况、零部件相互摩擦等诸多内外界因素的影响,导致质心偏离两驱动轮的中轴线,并且具体位置难以确定。因此,本文将以质心偏离轮轴中轴线的三点式移动机器人数学模型作为研究对象。
接下来,本文根据上述三点式移动机器人运动学模型开始研究路径跟踪问题,推导相应的控制律。采用自适应模糊逻辑系统逼近控制律中的未知函数,设计时变死区函数补偿最小逼近误差,并且对模糊系统中的未知参数以及时变死区区间设计自适应律。文中证明了本文方法可使跟踪误差收敛到原定的小邻域内。仿真结果表明移动机器人能够跟踪给定的几何路径。
随后为了使移动机器人能够遍历每一处工作空间,保证跟踪的方向性,文中构造出可控区域,设计了可以保证移动机器人跟踪方向的模糊控制器。理论推导以及仿真结果均表明,移动机器人的运动始终位于可控区域内,且能够跟踪给定的光滑几何路径,达到保证跟踪方向的目的。
最后研究了MT-AR智能型移动机器人的硬件平台以及控制方案的实现,重点分析了该移动机器人系统的三层机械结构(底盘行走机构,计算机控制系统,传感器以及运动控制系统)的组成、研究领域以及功能、各模块之间的联系、上位机和下位机的通讯和机器人驱动系统的实现,随后将上述方案应用到上述移动机器人硬件平台,利用实验来验证方案的可行性。