基于Udwadia-Kalaba方程的交通锥机器人编队摆放控制方法

针对交通锥摆放问题,以一类装有标准交通锥模型的移动机器人为研究对象,提出一种新的编队摆放动态控制方法。该方法根据编队摆放条件,构造出交通锥机器人编队摆放的运动学约束,并将编队摆放约束视为控制目标。基于Udwadia-Kalaba方程,建立满足编队摆放的动力学模型,设计基于模型的编队摆放控制器。研究结果表明:所提控制方法能够实现交通锥机器人的编队要求,可进一步解决当前交通锥有序摆放问题。相较于基于领航者-跟随者模型的模型预测控制和基于神经动力学反步控制,所提出的基于模型设计的控制方法,具有编队距离误差收敛速度快和扭矩易于优化等特点。并借助MATLAB仿真软件和物理试验平台,对所提控制方法进行了仿真与试验验证,实现了三角形工况以及直线工况下交通锥机器人的编队摆放控制。试验结果验证了该控制系统的实用性和有效性,为交通锥的摆放提供了一个新的研究思路。