四輪全方位移動(dòng)機(jī)器人的建模和最優(yōu)控制_圖文

1、 98 控 制 理 論 與 應(yīng) 用 第 23 卷 位于球場(chǎng)上方的攝像機(jī)每 30 m s 發(fā)送一次機(jī)器人位 置信息給策略部分 , 由策略部分利用本算法計(jì)算出 每個(gè)機(jī)器人各個(gè)輪子的轉(zhuǎn)速 . 圖 7, 8 是應(yīng)用算法實(shí) 時(shí)規(guī)劃的一段軌跡和機(jī)器人根據(jù)控制命令實(shí)際行走 軌跡的比較 , 可以看到兩者比較吻合 , 證明了所建控 制模型的正確性 . 求 . 同時(shí)由于本算法可以規(guī)劃出機(jī)器人到達(dá)目標(biāo)點(diǎn)的 一系列控制命令 , 對(duì)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)避碰有很大幫助 . 一般 規(guī)劃方法由于沒(méi)有考慮機(jī)器人初速度的情況 , 每次規(guī) 劃得到的速度會(huì)有很大的跳變 , 影響了機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的 平滑性 . 而本算法考慮了初速度的影響 , 不但能使

2、機(jī) 器人準(zhǔn)確到點(diǎn) , 而且速度平滑 , 運(yùn)動(dòng)流暢 . 下一步 , 我 們將結(jié)合預(yù)測(cè)控制來(lái)優(yōu)化軌跡規(guī)劃和控制 . 參考文獻(xiàn) ( R efe rences : 1 LU CA C, AL ESSAND RO D L , STEFANO I1 T rajecto ry track ing con trol of a four2 w heel d ifferentially d riven m obile robo t C / / 2 In terna tiona l Conference on R obotics and . 全方位移動(dòng)機(jī)器人結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)分 S tructu re A u tom a

3、tion. D etro it, M I, U SA : IEEE, 1999: 2632 - 26381 趙冬斌 , 易建強(qiáng) , 鄧旭 析 J . 機(jī)器人 , 2003, 25 ( 5 : 394 - 3981 ( ZHAO D ongbing, Y I J ianq iang, D EN G X uyue. 圖 7 x方向?qū)崟r(shí)規(guī)劃軌跡與實(shí)際軌跡比較 F ig. and k inem atic analysis of om n i2d irectional m ob ile robo ts J . R obot , 2003, 25 ( 5 : 394 - 398. 3 MOORE K L

4、, FLANN N S. H ierarchical task decomposition app roach to path p lanning and control for an om ni2directional autonom ous m obile robot C / / Proceedings of the Internationa l Sym posium on In telligen t Con trol & In telligen t System s and Sem iotics1 Cam bridge, MA: IEEE, 1999: 302 - 307. 4

5、JUN G M , SH I M H, K I M H, K I M J. d irectional m ob ile robot Om n iK itty 2I The m iniatu re om ni2 ( O K 2I C / 7 C om p a rison of real2tim e trajecto ry w ith ac tua l trajecto ry in x2ax is In terna tiona l Conference on R obotics and A u tom a tion1 D etro it, M I, U SA : IEEe, Piscataw ay

6、, N J, U SA , 1999: 2686 - 2691. 5 F ITZG ERALD A E, CHA RL ES, S TEPH EN J, UM AN S D. E lectric M ach inery M . U niversity Press, 2003. S ix th Ed iton. B eijing: Tsinghua 圖 8 y方向?qū)崟r(shí)規(guī)劃軌跡與實(shí)際軌跡比較 F ig. 6 陳陳 . 最優(yōu)化方法與最優(yōu)控制 M . 北京 : 機(jī)械工業(yè)出版 社 , 1993. ( CH EN C hen. O ptim a l M ethod and O ptim a l Con t

7、rol M . B eijing: C hina M achine Press, 1993. 8 C om p a rison of real2tim e trajec to ry w ith ac tua l trajecto ry in y2ax is 在實(shí)時(shí)規(guī)劃時(shí) , 可將規(guī)劃數(shù)據(jù)和當(dāng)前圖象數(shù)據(jù) 進(jìn)行比較 , 如 果 角 度 誤 差 在 4 ° 以內(nèi)、 位置偏差在 30 mm以內(nèi) , 則繼續(xù)前一次所規(guī)劃的路徑 , 否則就重 新規(guī)劃 . 設(shè)定起始點(diǎn)和目標(biāo)點(diǎn)距離為 2 m , 初速度 v0 = 0. 5 m / s, 表 1 中列出了 50 次測(cè)試中規(guī)劃次數(shù) 的統(tǒng)計(jì) . 可以發(fā)現(xiàn)原

8、先完成整個(gè)路徑需要 100 次左 右規(guī)劃 , 應(yīng)用本方法后規(guī)劃次數(shù)可以有效減少 . 表 1 規(guī)劃效果表 Tab le 1 Exp e rim en ta l resu lts of p lann ing 規(guī)劃次數(shù) /次 實(shí)驗(yàn)比率 / % < 10 18 10 < n < 20 54 > 20 28 7 TAM A S K N , PR ITAM , RA FFA ELLO D AND R EA. R eal2 tim e trajecto ry generation for om nidirectional veh icles C / / P roceed ings o

9、f the Am erican Con trol Conference . A laska, U SA : IEEE, 2002, 1: 286 - 291. 作者簡(jiǎn)介 : 熊 蓉 ( 1972 , 女 , 副教授 , 浙江大學(xué)工業(yè)控制技術(shù)國(guó)家重 點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 , 主 要 研 究 方 向 機(jī) 器 人 、 圖 象 處 理 等 , Em ail: rx iong iip c1 zju1 edu1 cn; 張 翮 褚 健 何臻峰 吳永海 ( 1978 , 男 , 浙江大學(xué)先進(jìn)控制研究所碩士研究生 , ( 1963 , 男 , 教授 , 博士生導(dǎo)師 , 主要研究方向?yàn)闀r(shí) ( 1981 , 男 , 浙江大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院碩士研究生 , 主要 ( 1979 , 男 , 浙江大學(xué)機(jī)械與能源學(xué)院博士研究生 , 主要研究方向?yàn)檫\(yùn)動(dòng)建模與控制 ;