移動(dòng)機(jī)器人的路徑跟蹤控制研究.pdf

1、移動(dòng)機(jī)器人作為一種目前應(yīng)用廣泛的能在復(fù)雜的環(huán)境下工作的具有自規(guī)劃、自組織、自適應(yīng)能力的機(jī)器人，國內(nèi)外都在加大科研力度使其朝智能化和多樣化的方向發(fā)展。路徑跟蹤是移動(dòng)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)自主運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)，因此路徑跟蹤控制方法的研究對(duì)移動(dòng)機(jī)器人的智能化具有很重要的意義。本文以自行研制開發(fā)的輪式自主移動(dòng)機(jī)器人為對(duì)象，在分析移動(dòng)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，主要針對(duì)移動(dòng)機(jī)器人的路徑跟蹤控制以及人機(jī)交互界面設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究。 本文對(duì)移動(dòng)機(jī)器人體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行了

2、研究，分析了水平式結(jié)構(gòu)、垂直式結(jié)構(gòu)和混合型結(jié)構(gòu)。結(jié)合我們的移動(dòng)機(jī)器人的應(yīng)用目標(biāo)，提出了基于多處理器并行的混合型體系結(jié)構(gòu)，將整個(gè)系統(tǒng)從上至下依次分為任務(wù)協(xié)調(diào)層、行為規(guī)劃層、行為控制層和運(yùn)動(dòng)控制層，并給出了各層的具體結(jié)構(gòu)和功能。最后給出了移動(dòng)機(jī)器人的整體硬件實(shí)現(xiàn)。 根據(jù)移動(dòng)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，針對(duì)其運(yùn)動(dòng)學(xué)特征，模仿汽車駕駛員的特點(diǎn)設(shè)計(jì)了預(yù)瞄控制器來確定預(yù)瞄點(diǎn)；在確定預(yù)瞄點(diǎn)的基礎(chǔ)上，分別采用了兩種路徑跟蹤控制方案：模糊控制方法和Lva

3、punov控制方法；最后，對(duì)這兩種方案進(jìn)行了MATLAB仿真。 為了給用戶提供簡單的移動(dòng)機(jī)器人狀態(tài)信息以及操作平臺(tái)，本文結(jié)合移動(dòng)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)和各部分實(shí)現(xiàn)的功能，設(shè)計(jì)了移動(dòng)機(jī)器人人機(jī)交互界面。此人機(jī)交互界面的功能包括：目標(biāo)路徑數(shù)據(jù)的獲取、目標(biāo)路徑和實(shí)際運(yùn)動(dòng)軌跡的顯示、PC104與DSP串口通信的實(shí)現(xiàn)。該人機(jī)界面將作為移動(dòng)機(jī)器人CCD攝像頭、超聲波避障和運(yùn)動(dòng)控制三部分信息融合的基礎(chǔ)控制界面。 最后，對(duì)移動(dòng)機(jī)器人進(jìn)行了直線跟蹤