拖挂式移动机器人的多约束避障轨迹规划

基于七次多项式曲线研究了拖挂式移动机器人多约束避障轨迹规划问题,建立了具有非完整约束特性拖挂式移动机器人的前向和后向运动学模型。在速度、加速度、急动度、曲率和曲率导数等多约束条件下,提出基于七次多项式曲线的避障轨迹规划方法。考虑平稳性、舒适性和交通效率等设计了优化目标函数,对七次多项式曲线参数进行优化。仿真结果表明,所提出的基于七次多项式曲线的避障轨迹规划方法,能够得到多约束条件下满足最优避障时间和最优避障距离的避障轨迹规划结果。

基于策略梯度及强化学习的拖挂式移动机器人控制方法

针对拖挂式移动机器人的反向泊车运动控制问题,提出了一种基于策略梯度及强化学习的拖挂式移动机器人控制方法。首先,在Gym软件中搭建了具有单节拖车的拖挂式移动机器人的运动学仿真模型,并设计了稳定的反向泊车运动控制律。其次,构建了基于Tensorflow框架的神经网络模型,设计了相应的损失函数,并利用策略梯度算法更新神经网络的参数,以训练机器人的反向泊车运动。仿真实验结果表明,经过训练的拖挂式移动机器人能够有效地学习反向泊车运动控制策略,并稳定地实现反向泊车运动。不同参数下的实验结果验证了基于策略梯度算法的强化学习模型的有效性。

拖挂式移动机器人反馈镇定的非连续控制方法

针对具有一节拖车的移动机器人在原点位形的反馈镇定问题,提出一种基于σ过程的非连续控制方法。利用坐标变换和输入变换建立了系统的链式形式模型,并证明链式系统与原系统是局部微分同胚的。进而基于σ过程分析,将链式系统转换为线性子系统,利用极点配置方法设计了线性子系统的渐近稳定控制律。该控制律能够使链式系统稳定,从而使原系统也同样稳定。仿真结果表明所提出的控制方法能够控制移动机器人及其拖车的位形以指数收敛速率稳定在系统原点。由于σ过程是一种非连续状态变换方式,系统的反馈控制律是非连续的,与Brockett定理中关于非完整系统的反馈镇定问题不存在连续时不变的控制方法的结论是一致的。

拖挂式移动机器人非连续反馈镇定控制

针对拖挂式移动机器人的反馈镇定问题提出一种非连续控制方法。首先利用坐标变换和输入变换将系统变为链式系统,进而利用σ过程分析,将链式系统转换为一个线性子系统,利用极点配置设计线性子系统的渐近稳定控制律。对所提出的反馈控制律的稳定性进行了证明。仿真结果表明所提出的控制方法能够控制拖挂式移动机器人的位形以指数收敛速率稳定在系统原点。由于σ过程是一种非连续状态变换方式,系统的反馈控制律是非连续的,与Brockett定理中关于非完整系统的反馈镇定问题不存在连续时不变的控制方法的结论是一致的。

拖挂式移动机器人反馈镇定控制问题研究

由于拖挂式移动机器人系统存在非完整约束,导致系统的反馈镇定控制问题不存在任何连续时不变渐近稳定控制方法,为此基于有限时间高阶滑摸方法提出一种非连续的反馈镇定控制方法。首先分析了系统的控制特性,证明系统的位形控制问题不存在稳定的时不变的光滑的反馈控制;然后利用进行坐标和输入变换,将系统变换为链接形式;基于链式系统利用有限时间高阶滑模设计了一种非连续的控制方法。数值仿真结果表明该控制方法能够在有限时间内控制拖挂式移动机器人稳定在给定位形。

改进Hybrid A^(*)的拖挂式移动机器人路径规划算法

为了提高传统Hybrid A^(*)算法的路径规划效率和安全系数,提出一种改进的Hybrid A^(*)路径规划算法,并将此算法应用在拖挂式移动机器人系统上。首先,对启发函数进行改进,以减少路径规划过程中的计算量,从而提高规划效率;其次,设计障碍惩罚函数,进而实现提前避开行进路径上的障碍物,避免在U型障碍中陷入局部最优解;最后,考虑到拖挂式机器人模型结构的特殊性,无法将其视为质点,为此采用碰撞检测算法来提高规划路径的合理性和准确性。仿真试验验证,提出的改进Hybrid A^(*)路径规划算法可适用于拖挂式机器人系统,且具有规划效率和安全性能高、路径平滑等特点,为其在实际应用中的路径规划提供理论依据。

两种连接形式的拖挂式移动机器人路径跟踪控制

拖挂式移动机器人是一种具有不同连接形式的多车体系统.本文对标准连接和非标准连接的拖挂式机器人,研究了前向和倒车路径的跟踪控制.首先,建立系统的运动学模型并进行运动特性分析:其次,基于Lyapunov方法提出一种与期望路径具有一致运动方向的单体机器人全局路径跟踪控制器;然后将其引入到两种拖挂式机器人的前向跟踪控制中,并分别通过运动学变换和反演控制实现了两种连接形式下的倒车跟踪控制,从而使多节车体始终保持一致的运动方向。避免了不合理位形的出现.仿真结果表明该方法的有效性.

拖挂式移动机器人的结构优化

分析了拖挂式移动机器人运动过程中连杆长度与相邻车体间夹角的关系.从连杆长度这一参数入手进行结构优化,在满足相邻车体间夹角约束的前提下,把系统最小转弯半径降到了最低,从而有效提高了机器人跟踪路径的能力.所得结论可用于指导机器人系统的结构设计.在此基础上,进一步提出了实现连杆动态伸缩控制的思想.

多转向驱动拖挂式移动机器人镇定控制

研究一类特殊的移动机器人系统-多转向驱动拖挂式移动机器人(Multi-steering tractor-trailer mobile robot,MSTTMR)的镇定控制问题.首先,通过状态坐标变换和控制输入变换将具有任意节车体的多转向驱动系统的运动学模型转化为多输入幂式形式;然后,基于幂式形式设计一种ρ指数级收敛的镇定控制器,并证明其稳定性.针对两车体系统的镇定控制仿真表明该方法的有效性.

拖挂式自行车机器人机构设计与非完整约束分析

负载能力是评测自行车机器人机构性能的1个重要指标,针对现有的两轮自行车机器人机构负载能力不足的问题,提出1种由两轮自行车（牵引车）和单轮挂接车构成的新型自行车机器人机构,重点对机构的非完整约束特性进行研究。以车轮纯滚动为基础,结合相对运动原理分析系统的运动约束特性,结果发现牵引车驱动速度与挂接车速度存在着一定的函数关系。通过物理样机骑行试验的方法,给出系统相关运动变量关系的验证算例。所得结果表明,约束计算得到的变量曲线和测量得到的变量曲线基本一致,验证了非完整约束分析的可靠性。研究结果可为该新型自行车机器人机构的动力学建模和驱动优化设计提供理论参考。