Mecanum轮全向AGV增量线性时变模型预测控制器设计

针对工业用途中Mecanum轮驱动的全向AGV轨迹跟踪控制精度问题,设计了一种基于增量线性时变模型预测控制的轨迹跟踪控制器。先对AGV进行运动学分析并建立运动学模型,基于此,使用近似线性化和离散化处理,构建AGV的线性时变控制模型;采用仅含控制增量的优化目标函数求解,且在控制周期内考虑系统的控制量极限约束与控制增量约束,并引进松弛因子,防止控制量跳变和无最优解发生;施加求得控制增量序列的首个元素作用于控制系统;重复循环,实现控制器对Mecanum轮全向AGV的精准控制。不同工况下的仿真和实验结果表明,该控制器能够有效提高全向AGV的轨迹跟踪控制精度,同时保证了轨迹跟踪的实时性与稳定性。

基于LADRC的四轮全向Mecanum轮机器人运动控制研究

近年来,移动机器人在巡检作业、智能电器、无人驾驶等领域的作用日益显现。全向移动机器人由于结构的特殊性和运动控制的复杂性,采用经典控制方法如比例积分微分控制、线性二次型调节控制等很难实现稳定的控制。针对全向移动机器人易受到外界扰动及其建模不精确的问题,进行四轮全向Mecanum轮机器人的运动控制系统设计。使用扩张状态观测器进行机器人总扰动的实时估计,完成LADRC控制器的设计。实验结果表明,相较于传统控制方法,基于LADRC的控制器能够更好地抑制外部干扰,减小运动误差,并提高机器人的运动精度和鲁棒性。

不平地面上Mecanum轮全方位系统运动学通用模型

Mecanum轮运动系统无需转向轮能实现平面上全方位运动。具有特殊结构的Mecanum轮全方位系统运行在不平地面上时,轮与地面接触状态是变化的,机体与地面不平度的耦合,使机体存在除平面运动外的附加姿态角运动,因此建立在平面上的三维运动学模型不能描述其运动学特征。为使系统能在具有局部不平度的结构化环境中运行,必须建立在不平地面条件下Mecanum轮系统的运动学模型。通过分类分析轮与地面的接触状态与接触图形,用矢量变换结合笛卡儿坐标变换方法分析给出Mecanum全方位系统在不平地面上运动的六维运动学模型,并分析系统在不平地面上实现全方位行走的条件。分析指出,该六维运动模型既适用于不平地面,也适用于平坦平面,因此该六维运动学模型是一种通用运动模型。

一种Mecanum轮式移动平台增量PID控制系统设计

为保证移动平台在复杂环境中具有良好的动态响应特性,设计了一种以STM32F405单片机为控制核心,基于Mecanum轮的全方位移动平台。采用基于Mecanum轮的H桥驱动电路,利用大电流、低阻抗的MOS管提高电机的驱动能力,应用LM2903,LMV611实现过电流、过电压保护功能;利用增量式PID控制策略,抑制电机启动电流,改善动态性能;将采集的视频信息通过无线图传发送给控制台,利用遥控器对移动平台进行实时控制。测试结果表明,移动平台运动灵活,越障能力强,实时性和可控性满足项目设计要求。

Mecanum轮全方位移动小车嵌入式控制系统的设计

在对Mecanum轮移动小车进行运动学分析的基础上,设计了一种基于模糊PID算法的全方位移动小车嵌入式控制系统.其中,上位机控制软件用VB.NET编写,通过蓝牙方式无线操控小车的运动.小车控制系统以高性能单片机STM32F103ZE为核心控制器,采用了模糊自整定PID控制算法,实现了Mecanum轮转速的闭环控制.通过实验对小车运行的稳定性、重复性等进行了测试分析.运行结果表明,所建立的小车运动学模型合理,控制系统运行可靠,模糊自整定PID算法的实时性及其控制精度可满足工程化应用的要求.

Mecanum轮全方位移动机器人的速度修正

Mecanum轮的制造精度较高,加工难度较大,而且加工装配的误差会引起辊子与轮毂轴线夹角α的误差。分析了α的偏差对机器人运动精度影响,提出一种α角的标定方法并应用到自主设计制造的Mecanum轮全方位移动机器人上。实验证明,标定前机器人沿横向平移和原地旋转的速度误差分别为17.4%和8.8%,标定后机器人相应的速度误差只有2.4%和3.1%。结合理论分析和实验结果,对α角进行标定能够减小制造误差对机器人速度的影响,提高运动控制精度。此外,该方法对于降低加工制造难度,扩大Mecanum技术的应用具有积极的作用。

Mecanum轮全方位运动系统的约束条件及奇异位形

通过对Mecanum轮全方位运动系统的运动学解析,给出系统轮结构对系统实现全方位运动的约束条件。约束条件包括轮数量、轮结构参数、轮组几何布局结构形式与系统实现全方位运动的关系等,同时分两类轮组布局结构形式讨论系统中存在的奇异位形,并给出减少或避开系统奇异位形的方法。

基于Mecanum轮的轮腿式全方位移动机器人的研究及设计

为了保证移动机器人的机动性和灵活性,提高登台越障运动的能力,设计了一种基于Mecanum轮的轮腿式全方位移动机器人。采用M3508直流无刷减速电机和4个Mecanum轮相配合的方式,实现机器人的全方位运动;通过同步带传动,完成前后辅助腿的伸缩运动,达到登台越障效果;采用STM32F405RGT6单片机控制中心板驱动底盘驱动电机和辅助腿伸缩电机,完成指控动作;利用串级PID控制电机,减少稳态误差,提高系统稳定性。结果表明,基于Mecanum轮的轮腿式全方位移动机器人机动性强、登台越障能力相对于普通移动机器人得到显著提高。

基于CosmosMotion的Mecanum轮运动仿真

介绍了Mecanum轮的运动原理,同时以CosmosMotion软件为基础,对万向叉车装配的Mecanum轮的运动过程进行了仿真分析,进一步掌握了Mecanum轮的运动特点,并获得了Mecanum轮本体及小滚轮的承载曲线,为后续的力学分析和结构设计提供了原始数据,对提高万向叉车的整车性能具有一定的指导意义。

基于Mecanum轮的全向运动视觉导引AGV研制

介绍了自主研发的Mecanum全向运动视觉导引AGV。该AGV采用视觉导引方式,利用CCD摄像机采集地面路径信息,对采集的每一帧图像做畸变校正及光照补偿后进行阈值分割,采用场扫描法扫描路径,获得当前路径相对视野的角度偏差与距离偏差;主控制器调整Mecanum轮速度,使车体沿导引线行进。采用Mecanum轮驱动的AGV具备全向运动能力。实验表明,研制的全向运动视觉导引AGV能够实现可靠的导引。

一种改进的Mecanum轮辊子形状设计方法

针对基于Mecanum轮的全向移动平台,提出了一种改进全向轮辊子形状的设计方法。给出了全向轮参数化设计模型,采用ADAMS软件对全向轮的运动过程进行仿真,从仿真结果可以看出,改进的全向轮在工作过程中上下振动幅度减小,使全向移动平台运行情况得到改善。工程应用证明了该设计方法的有效性。

Mecanum轮几何模型与运动的分析

Mecanum轮的意义是其在全方位移动平台中的应用，它由一组绕轮子轴线规则排列的滚子组成。通过分析滚子的几何模型，得到滚子轮廓面参数方程和轴截型曲线方程，由此可以方便、精确地制造出滚子。根据滚子的参数模型得到移动平台速度和Mecanum轮角速度之间的关系方程，为Mecanum轮平台的运动学研究提供了更为精确的理论基础。

Mecanum轮全方位移动机器人技术及其应用

全方位移动机器人是指在地面可以进行前后、左右、原地回转等任意方向移动的机器人技术,Mecanum轮全方位移动机器人具有本体结构简单、控制性能优良、通过性好的全方位运动性能,在工程应用中得到越来越广泛关注。介绍了Mecanum轮机器人的全方位移动原理、Mecanum轮的结构设计与制造技术、精确运动控制技术、自动循迹及路径规划技术,并介绍了其在国内外军事与民用领域的典型工程运用。

Mecanum轮滚动阻力因数仿真分析

基于Mecanum轮的全方位平台具有平面运动的3个自由度,机动性好。对于其工业化应用驱动系统的全方位平台的动力学分析,滚动阻力因数是计算的必要参数。分析了Mecanum轮滚动阻力的产生原因及一般规律,介绍了一种测定Mecanum轮滚动阻力因数的方法,并且使用ADAMS软件进行了动力学仿真。

基于Mecanum轮的电动轮椅与路面耦合系统振动特性分析

为了分析基于Mecanum轮的全方位移动轮椅的振动特性,建立Mecanum轮与地面接触模型和7自由度移动平台模型,利用轮子与路面接触点的位移协调方程及轮椅与路面之间相互作用力的平衡关系构建轮椅与路面耦合振动方程,通过模拟仿真,研究轮子与路面接触的起始位置、转速以及负载大小对轮椅振动特性的影响规律。搭建了全方位移动试验台,通过试验验证了数值仿真的准确性。分析结果表明:从乘坐的舒适性出发,应尽量保持轮子与路面起始接触位置相同。轮椅的振动频率和幅值随着转速的增加而增大,当转速介于150 r/min和200 r/min之间时,轮椅的振动频率与人体固有生物波(8 Hz)接近,会引起乘坐者的强烈不适感。乘坐者的体重对轮椅振动特性影响较小但对振动的幅值有一定的抑制作用。

基于Arduino的Mecanum轮无线遥控避障小车

为了提高车间货物储存空间利用率,设计了一种基于Mecanum轮的无线遥控避障小车模型。小车控制核心为Arduino控制板,轮子采用直流电机驱动的Mecanum轮,遥控器与APC220无线通信模块实现遥控,红外测距传感器实现避障。通过软件设计及模型样机的硬件组装成实物样机,并对其进行调试,取得了良好的实验效果。

Mecanum轮结构特征参数建模方法研究

针对目前Mecanum轮设计的近似方法无法一次性确定辊子设计参数的问题,通过解析麦克纳姆轮棍子的工作原理,建立一种R-N辊子空间轨迹参数设计方法求解轮子的理论参数方程;并运用该方法实现直径为500mm的Mecanum轮模型设计。首先通过讨论辊子个数的设计对辊子设计参数的影响,在给定半径的轮子设计中得出辊子数为8个时辊子具有最大临界半径。然后通过传统椭圆弧近似建模方法与提出的方法建立两种模型,进一步提取出轮子包络线与理论圆周的误差值进行对比分析,实验验证表明Mecanum轮结构特征参数建模方法建模精度优于传统近似建模方法,500mm直径的实例模型建模精度达到0.055%,解决了Mecanum轮设计时辊子个数设置与辊子参数一次性确定的问题,有助于提高轮子的设计效率和可靠性。

基于球面四杆机构调控滚子偏置角的锥式Mecanum轮

Mecanum轮作为一种全方位行走轮在多领域广泛应用,针对Mecanum运动系统受限于平整光滑路面,提出一种拓展到类“V”形路面行走的新型变锥角Mecanum轮,该轮每个滚子分别对应安装于阵列球面四杆机构上,其周向阵列球面四杆机构具有公共输入轴,以同步驱动安装于连杆上对应的Mecanum轮滚子,实现滚子轴线偏置角变化,达到Mecanum轮锥角变化,增加Mecanum轮运动系统对“V”形地面行走适应性;通过建立球面四杆机构运动学模型,求解出球面四杆机构的输入输出方程,得到公共轴输入转动角度与滚子偏置角间映射关系;基于包络原理近似求得Meca num轮可控锥角所对应的路面坡度。

基于Mecanum轮的全方位移动机构研究

Mecanum轮是一种典型的全方位移动机构,因其机动、灵活的性能,成为搭建全方位移动机器人平台的重要选择。分析了Mecanum轮的特点和优势,阐明了该机构的运动原理,对该机构在建模方法、运动控制方法以及仿真实验等方面的国内外研究进展进行了总结,并举例说明了其应用领域,最后指出了该机构的局限性和未来的研究重点。

基于Mecanum轮的全方位运动机构研究

基于Mecanum的全方位运动机构具有很好的移动性能,不需要转向机构便可实现任意方向的运动。使用3个及以上Mecanum轮可实现机构的全方位移动。研究了应用比较广泛的4轮机构的运动原理,给出了常用运动(直行、平移、自转)的控制条件,并对一系列运动分析进行了基于ADAMS的运动仿真。