轮式移动机器人的队形控制研究

发布时间：2020-12-31 04:38

　　随着电子技术的高速发展,机器人技术已经得到广泛的应用。相比单移动机器人的功能单一,多移动机器人以其完善的智能化和高度的自适应能力,在许多的场合具有重要的应用,例如移动体的合作搬运、未知环境的协同搜索、飞行器的编队控制等。多移动机器人队形控制研究作为多移动机器人协调控制中最基本的环节,具有重要的理论和实际意义。然而,如何建立多移动机器人模型、保持队形的稳定,如何增强运动的抗扰能力一直是多移动机器人编队控制的难点所在。本文针对多移动机器人编队系统,基于多传感器融合技术,分别研究了模糊PI控制方法和自抗扰控制方法。本文主要工作如下:1.本文设计了两轮差速轮式移动机器人运动平台,其中硬件系统包括控制器、电机、电机驱动器、电源、传感器等,软件系统包括下位机驱动程序,上位机控制显示程序。最后,基于该平台建立了移动机器人运动学模型。2.针对两台移动机器人队形控制问题,设计了一种基于多传感器信息融合和模糊PI控制器的跟随控制系统。首先,为提高机器人的定位精度,采用卡尔曼滤波算法对激光数据和里程计数据进行融合,以更加精确的获得移动机器人的位置信息,并建立队形误差模型。进而设计了模糊PI控制器,实现两台移... 

【文章来源】：浙江工业大学浙江省

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

跳舞机器人

具有很强的鲁棒性，对于未知环境又具有良好的适应能力，能够更加出色的满足人类的需求[2-5]，因此多机器人领域的研究越来越受到国内外科研人员的关注。除此之外，作为机器人领域的一个重要分支，移动机器人已经给各行各业带来巨大影响。在服务行业上，移动机器人可以被用于扫地、送餐[6]、教育、娱乐[7]；在物流业上，各种仓储、分拣机器人承担着不可或缺的角色[8]；在工业上的大型生产车间中可以随意看到各类机器人正在装配、物料传输以及焊接喷漆。相比于人力，他们在保证精度同时，还能够大幅度的节约成本。在军事上，移动机器人可以完成侦查、排查、警戒等一系列的高危工作，保证了人的安全[9]。在航天事业上，移动机器人可以帮助我们建立空间站、探索未知领域[10]。随着许多机器人核心技术的突破与发展，人类已逐渐适应了移动机器人为我们服务。在众多的机器人当中，轮式机器人作为一种特殊结构的机器人已被于生活中许多地方。如图 1-1 中机器人集群正在合作表演，图 1-2 中多机器人被用于合作搬运，图 1-中多机器人被用于协作搜索。因此，轮式机器人编队控制问题的研究具有重大意义[11-13]。

图 1-3 协同搜索时，我们可以随意看到鸟群的整齐飞翔、鱼群的共同游动、蚂蚁的合作“群体智慧”的体现。机器人也可以利用这种“群体智慧”完成自身艰人的编队控制是以单体机器人为基础。单体之间通过信息的传递，相杂的任务。轮式机器人的编队常常表现为在整体运动过程中上各个单度与距离进行移动。而这过程中，整体保持稳定的形态。在这基础上动过程中任意改变，为后续的避障或者其他任务做好准备。机器人的编队控制的研究包含队形结构、环境的探知、个体之间的通具有很强综合性的研究方向，它仍处于起步初期，还需要长久的发展作为研究背景，研究内容包括单体机器人模型的确立、整体队形模型的轨迹跟踪控制的实现、多机器人队形控制策略的研究以及保持系统


本文编号：2948980