基于慣性傳感器的機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡研究及實(shí)現(xiàn).pdf

1、移動(dòng)機(jī)器人軌跡的研究是當(dāng)前比較新穎的課題，它是基于定位與導(dǎo)航，以各種傳感器的數(shù)據(jù)為前提，以微分平坦為理論基礎(chǔ)的。本文基于移動(dòng)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)模型，圍繞其控制子系統(tǒng)、傳感子系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)子系統(tǒng)三個(gè)基本子系統(tǒng)，對(duì)未知環(huán)境下如何對(duì)移動(dòng)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軌跡的提取與實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了研究。
　　首先對(duì)移動(dòng)機(jī)器人的國(guó)內(nèi)外研究歷史和發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了介紹，同時(shí)介紹了本文的選題背景、研究?jī)?nèi)容和研究意義。
　　論文介紹了移動(dòng)機(jī)器人控制子系統(tǒng)、傳感子系統(tǒng)和驅(qū)

2、動(dòng)子系統(tǒng)。著重分析了加速度計(jì)、陀螺儀、超聲波等傳感器，包括原理、特性及分類，并對(duì)它的誤差進(jìn)行了分析。對(duì)于控制子系統(tǒng)，介紹了各層的關(guān)系；對(duì)于計(jì)算機(jī)控制的驅(qū)動(dòng)子系統(tǒng)，介紹了模擬PID算法，并實(shí)現(xiàn)了其控制程序。
　　論文提出了將微分平坦理論與B樣條曲線相結(jié)合的輪式移動(dòng)機(jī)器人軌跡生成方法。輪式移動(dòng)機(jī)器人是一種典型的非完整約束系統(tǒng)，也是典型的非線性系統(tǒng)，可以通過(guò)應(yīng)用微分平坦理論將這類非線性問(wèn)題轉(zhuǎn)化為平坦系統(tǒng)進(jìn)行分析研究。對(duì)于一些在二維平面無(wú)

3、法用準(zhǔn)確的函數(shù)表達(dá)式表示的曲線，考慮到B樣條的連續(xù)性、分段參數(shù)多項(xiàng)式和造型靈活型（B樣條曲線可以用來(lái)構(gòu)造直線段、尖點(diǎn)和切線等特殊情況），選用B樣條曲線來(lái)擬合機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡是可行的。通過(guò)用B樣條曲線對(duì)機(jī)器人軌跡進(jìn)行擬合，得到擬合曲線的函數(shù)表達(dá)式，結(jié)合微分平坦理論得到平坦控制量（這里為電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩）。
　　最后對(duì)于平面上移動(dòng)的移動(dòng)機(jī)器人如何得到它通過(guò)的點(diǎn)，將慣性導(dǎo)航原理引進(jìn)過(guò)來(lái)，在移動(dòng)機(jī)器人運(yùn)行過(guò)程中，利用超聲波傳感器進(jìn)行絕對(duì)定位，利