移动机器人镇定的研究及实现

来源 :同济大学电子与信息工程学院 同济大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:nvli2010
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移动机器人是一个集环境感知,动态决策与规划,运动控制与执行等多种功能为一体的综合系统。移动机器人不断完善的性能及服务型移动机器人存在的越来越广阔的市场应用前景,使得对移动机器人的研究已经超越了关节机器人而受到了普遍重视。非完整移动机器人作为一个新型的课题,近年来日益受到国内外机器人研究人员的青睐。 移动机器人的控制是研究的热点,但现有的研究大多以仿真为主,鲜有实验验证。而现实环境中条件的复杂性使得实验验证比起仿真更具说服力。本文以Pioneer3-AT轮式移动机器人为研究对象,以.Net环境为开发平台,以验证非完整系统的输出反馈镇定控制算法为目标,利用C++编程,对移动机器人的镇定控制算法、移动机器人的软件编程控制、移动机器人的实验设计等进行了分析和研究。 在本文的前两章系统的介绍了移动机器人的发展概况、研究领域以及非完整系统的基础知识。随后设计了非完整系统的输出反馈镇定控制器,控制器采用了输入状态量化法和倒推法,并针对非完整系统的一个实例,对此算法进行了仿真,仿真的结果表明该算法能够有效地对非完整系统进行镇定,所有的状态量和输入量最后收敛到零。 为了在实际中对反馈镇定控制算法进行验证,我们设计了机器人行走实验,重点设计了移动机器人的镇定控制程序,阐述了控制量的实现、坐标系的转换、移动机器人的通信管理和机器人的行为设计等方面。实验结果表明,移动机器人的状态量收敛于零,在有限的时间内由初始位姿到达目标位姿,同时移动机器人的平动速度和转动速度都趋于零,且移动机器人处于可控状态,当移动机器人收到外界的干扰时,仍能够回到目标位姿。这充分说明移动机器人在此算法的作用下达到了镇定。实验验证了算法的有效性。
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