非完整性移動機器人體系結(jié)構(gòu)設計與軌跡跟蹤控制研究.pdf

1、近幾年，隨著計算機技術、電子工程、控制理論、人工智能理論、傳感器等技術的不斷成熟和發(fā)展，由多學科交叉而形成的機器人學研究也進入了一個嶄新的階段。從可編程的、示教再現(xiàn)型的工業(yè)機器人到具有一定傳感和適應能力的機器人，再到配備多種先進傳感器，具有較強的適應能力的智能機器人，機器人學的研究工作經(jīng)歷了一個從簡單到復雜，從功能單一到功能多樣，從工業(yè)制造領域到軍事偵察、核工業(yè)、航空航天、服務業(yè)、醫(yī)療器械、基因工程等諸多領域的過程?？梢灶A見，在不久的將

2、來，機器人技術在各個領域的應用將會更加廣泛和深入。而各種機器人系統(tǒng)在實際工作中的廣泛應用又為機器人學提出了新的要求和新的研究課題。機器人系統(tǒng)的控制學研究就是在這些新的應用需求驅(qū)動下提出，并隨著機器人學的不斷發(fā)展而逐漸成為機器人學研究的一個重要分支。本文回顧了機器人的歷史、現(xiàn)狀，深入研究了移動機器人的分類，給出了機器人跟蹤控制的有效方法。 在本文中，首先詳細介紹了設計的輪式移動機器人的硬件和軟件體系結(jié)構(gòu)，說明了如何組織和控制體系結(jié)

3、構(gòu)實現(xiàn)機器人所需完成的功能。然后，給出了具有廣泛應用意義的非完整性輪式移動機器人的定義，并分析了和推導了機器人的運動學和動力學模型，之后將機器人的運動學模型轉(zhuǎn)化為標準的鏈式系統(tǒng)及其乘方式結(jié)構(gòu)。其后，結(jié)合機器人的運動學和動力學模型，設計了計算力矩的軌跡跟蹤控制方法，介紹了系統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu)，分析了控制方法的全局收斂性，最后給出了仿真試驗結(jié)果。然而此方法在機器人存在多種不確定性因素影響時，不能很好的實現(xiàn)控制效果，因此利用對系統(tǒng)模型不具有依賴性的

4、模糊控制方法，能完成較好的控制效果，并且有效的克服了機器人的非線性和不確定性的影響。最后，針對模糊控制方案的不足，結(jié)合模糊控制，選擇遞歸神經(jīng)網(wǎng)絡，使得神經(jīng)網(wǎng)絡具有了模糊和歸納能力，在分析了模糊神經(jīng)網(wǎng)絡控制方法結(jié)構(gòu)之后，提出了一種基于遞歸模糊神經(jīng)網(wǎng)絡的機器人軌跡跟蹤控制方法，證明了學習算法的收斂性，從而保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 本文中提出的各種控制方法均可被應用于移動機器人的軌跡跟蹤控制中，以克服機器人控制系統(tǒng)中非線性、強耦合、不確定