轮式滑移转向机器人运动分析及轨迹跟踪控制

针对滑移转向机器人进行了运动学分析,建立了运动学模型。基于车辆地面力学理论,在假设机器人的质心与其几何中心重合的条件下,分析了机器人平稳转向时车轮与地面接触处的受力状态,建立了其力学平衡方程,分析了车轮转向时的驱动力矩和阻力矩。提出了一种轮式机器人轨迹跟踪滑模控制方法,采用将指数趋近律和幂次趋近律相结合的趋近律函数,基于反演技术(Back-stepping)设计了跟踪控制律;应用Lyapunov函数证明了系统的稳定性。最后将该方法用于仿真机器人的轨迹跟踪控制,仿真结果验证了所提方法的可行性和有效性。

滑移转向机器人不确定度分析及路面识别方法

传感器的不确定度是移动机器人定位中的关键问题;文章对Pineer3-AT滑移转向机器人在转弯时运动学状态进行分析,发现了滑动偏差受地面与轮的摩擦系数及左右两轮的速度影响,通过Adams与Matlab/Simulink联合仿真实验得到了在不同地面不同轮速的滑动偏差的大小多组数据;为了使仿真结果对研究里程计不确定度有一定的参考价值,在仿真轨迹重复性偏差中选取最大值,并对结果拟合,建立了滑动偏差模型,并通过实验进行了验证对比;对仿真结果分析可以得出,摩擦系数越大,在相同速度下滑动偏差越小,根据这一特性,提取小车在不同轮速下的滑动偏差作为地面分类的原始数据;通过k-近邻(KNN)方法,对地面进行分类,识别率达到70%以上。