基于MECANUM轮移动机器人的运动控制

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近年来,随着中国物流业的巨大发展,对仓库运输领域不断投入,使得AGV在中国仓库获得了迅猛的发展。然而,目前大部分物流AGV的灵活性、机动性偏差,。为了提高物流仓库中的AGV运动的灵活性,对空间的利用率,考虑不同运动路线的约束,利用先进的控制方法及路径规划方法为企业的智能化仓库运输业务提供智能化的轨迹规划运动方案是非常重要的,这正是本文所研究的基于麦克纳姆轮行走机器人的运动控制。麦克纳姆轮是区别于传统轮型的一种万向轮。传统的轮子只能沿着直线进行正方向的前进与后退运动;而组合的麦克纳姆轮可以沿着任意的方面进行运动,极大的弥补了传统运动的劣势,能够解决复杂的曲线运动。本文所研究的基于麦克纳姆轮行走机器人的运动控制,考虑以下问题:可变化的运动曲线;根据障碍物调整自己的运动曲线,即避障;给定曲线下的循迹运动。针对所研究的问题,本文一是在基于麦克纳姆轮的行走机器人上设计了运动控制系统,并在该系统中设计了位置控制模块和速度控制模块,用来调节实时的速度以及运动的位置状态。该控制系统实现的首要目标为速度可控和运动位置状态的可控,以及准确性,具体实施步骤分为三个阶段,第一阶段时为位置控制系统的设计;第二阶段为在位置控制的基础上面进行速度状态的控制;第三阶段是将速度控制系统综合到位置控制系统中,以实现整个控制系统的闭环结构。二是设计了路径规划策略,根据不同的路面状况,规划出一条最优的路径,将路径跟随和路径规划构成一个给定起点和终点,自行规划路线并跟踪的大闭环控制策略。为了验证所设计的速度控制系统和运动位置状态控制的正确性和以及路径生成方法的有效性,本文分为三个部分进行了仿真实验。第一部分是对基于麦克纳姆轮移动机器人的循迹运动的仿真实验,验证了循迹运动过程的稳定性与鲁棒性,以及轨迹位置预测方法的可靠性;第二部分是对路径生成方法的仿真实验,对边界障碍物问题、多静态障碍物、动态障碍物分别仿真验证了其方法的可行性。最后结合循迹运动和路径生成,验证了所设计的闭环控制结构。通过仿真实验表明,本文所设计的循迹控制方法与路径生成方法的正确性与有效性。
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