基于改进LADRC的全向移动机器人轨迹跟踪控制 被引量：1

1

作者 田运阳 宋保业 +1 位作者 吴尤 许琳 《控制工程》 CSCD 北大核心 2024年第9期1593-1600,共8页

针对全向移动机器人的控制问题,设计了一种具有抗扰性能的轨迹跟踪控制方法。首先,针对全向移动机器人的解耦控制建立了运动学和动力学模型。然后,基于运动学模型设计反演控制器,该控制器通过给定期望速度辅助机器人完成轨迹跟踪。此外... 针对全向移动机器人的控制问题,设计了一种具有抗扰性能的轨迹跟踪控制方法。首先,针对全向移动机器人的解耦控制建立了运动学和动力学模型。然后,基于运动学模型设计反演控制器,该控制器通过给定期望速度辅助机器人完成轨迹跟踪。此外,还建立了基于动力学模型的线性扩张状态观测器,并使用改进Sigmoid函数对线性自抗扰控制律进行了优化,从而使机器人的实际速度能够迅速而精确地收敛到预定速度。最后,通过仿真研究证实了所提出的控制方法的有效性。 展开更多

关键词 全向移动机器人 轨迹跟踪 线性自抗扰 改进Sigmoid函数

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全向移动机器人最短时间控制 被引量：4

2

作者 宋海涛 张国良 +1 位作者 王仕成 田琦 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第3期337-342,共6页

针对全向移动机器人的最短时间控制问题,依据机器人的轮系结构,根据驱动电机的特性简化全向移动机器人动力学模型,采用松弛措施简化机器人的输入量约束空间,实现状态方程的解耦,降低了计算的复杂度;并根据约束空间和边界条件的特点进行... 针对全向移动机器人的最短时间控制问题,依据机器人的轮系结构,根据驱动电机的特性简化全向移动机器人动力学模型,采用松弛措施简化机器人的输入量约束空间,实现状态方程的解耦,降低了计算的复杂度;并根据约束空间和边界条件的特点进行变量代换,提出运用开关线平移的Bang-Bang控制实现次优的最短时间控制。自主研发的足球机器人的运动控制仿真结果表明,所提出的控制方案能够驱动全向机器人实现由任意位置到目标位置的最短时间移动,验证了方案的可行性与合理性。 展开更多

关键词 机器人 全向移动机器人 最短时间控制 解耦 BANG-BANG控制

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全向移动机器人动态避障方法 被引量：12

3

作者 张大志 刘万辉 +1 位作者 缪存孝 余远金 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第6期1115-1123,共9页

动态避障是全向移动机器人在复杂工作环境下不可或缺的能力。针对在复杂动态环境下传统人工势场法容易陷入局部极小点、目标点不可达和振荡等问题,提出了利用水流场的思想重新定义人工势场的斥力势场函数及其方向,改进方法在不增加计算... 动态避障是全向移动机器人在复杂工作环境下不可或缺的能力。针对在复杂动态环境下传统人工势场法容易陷入局部极小点、目标点不可达和振荡等问题,提出了利用水流场的思想重新定义人工势场的斥力势场函数及其方向,改进方法在不增加计算量的情况下能够使机器人平滑且安全无碰撞到达目标点,实现避障过程。为了实现三维动态仿真,提出了一种基于V-REP与MATLAB的联合仿真方法,并结合改进人工势场法实现全向移动机器人的动态避障模拟,验证了方法的平滑性和可行性。将所提方法应用于实验室内真实场景,全向移动机器人成功实现了动态规避动作,验证了方法的实用性。 展开更多

关键词 全向移动机器人 动态避障 水流场 人工势场法 联合仿真

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基于架空轨道的全向移动机器人运动稳定性研究 被引量：7

4

作者 徐凯 林显新 +1 位作者 易丐 李国进 《食品与机械》 北大核心 2020年第2期105-109,共5页

根据基于架空轨道的全向移动机器人运动特点建立了一种以控制器、驱动机构和被执行对象为开环控制的系统模型,分析被执行对象受惯性作用对系统性能的冲击干扰稳定性,通过Matlab仿真分析瞬态性能,并与无扰动系统状态进行对比。结果表明,... 根据基于架空轨道的全向移动机器人运动特点建立了一种以控制器、驱动机构和被执行对象为开环控制的系统模型,分析被执行对象受惯性作用对系统性能的冲击干扰稳定性,通过Matlab仿真分析瞬态性能,并与无扰动系统状态进行对比。结果表明,增加速度(Kcs)反馈闭环的方法可提高系统的稳定性;改变Ka、Kc大小能使系统的动态性能保持在最优状态;采用闭环控制方法能够达到预期效果。 展开更多

关键词 全向移动机器人 架空轨道 运动稳定性 系统性能

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基于CoDeSys的全向移动机器人控制系统设计 被引量：18

5

作者 徐建明 赵亚楠 +1 位作者 吴蜀魏 徐文龙 《浙江工业大学学报》 CAS 北大核心 2019年第2期230-236,共7页

研究了全向移动机器人的运动控制问题,设计了一种基于CoDeSys的控制系统。首先,搭建了由两个全向轮和两个万向轮构成的对角驱动四轮全向移动机器人本体。然后,根据车体位置-航向偏差构建了Lyapunov函数,设计一种适应车体线速度的反馈控... 研究了全向移动机器人的运动控制问题,设计了一种基于CoDeSys的控制系统。首先,搭建了由两个全向轮和两个万向轮构成的对角驱动四轮全向移动机器人本体。然后,根据车体位置-航向偏差构建了Lyapunov函数,设计一种适应车体线速度的反馈控制律;根据逆运动学和牵引轮与航向轮速度约束对车体速度进行规划,解决车体因为进入奇异点区域而造成系统不稳定的问题,并使得跟踪期望轨迹时间最优。最后,在CoDeSys上位机上编写功能块,构建全局移动机器人运动控制系统,通过轨迹跟踪实验,验证控制算法的有效性。 展开更多

关键词 全向移动机器人 LYAPUNOV函数 轨迹跟踪 CODESYS

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全向移动机器人设计方案的综合评价研究 被引量：14

6

作者 张军 王古超 +1 位作者 袁翔 周宁宁 《机械设计与制造》 北大核心 2020年第10期273-275,共3页

为了对全向移动机器人的设计方案优选决策并评估其综合性能,通过运用熵权法改进的模糊层次分析法(FAHP)实现了对全向移动机器人设计方案的综合评价。将该评价方法具体应用于麦克纳姆轮全向移动平台设计方案的综合评价中,首先建立了其多... 为了对全向移动机器人的设计方案优选决策并评估其综合性能,通过运用熵权法改进的模糊层次分析法(FAHP)实现了对全向移动机器人设计方案的综合评价。将该评价方法具体应用于麦克纳姆轮全向移动平台设计方案的综合评价中,首先建立了其多层次的综合评价指标体系,进而利用F-AHP求出各指标权重,并引入熵权法对所得权重进行了修正,最后得到研究对象的综合性能值和评判等级,实践证明评价过程和结果科学有效。该评价模型与方法降低了评价过程的主观性,亦可推广到其他运动形式的移动机器人设计方案的评价问题中去。 展开更多

关键词 F-AHP 全向移动机器人 熵权法 综合评价

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基于ROS的全向移动机器人定位导航系统研究 被引量：13

7

作者 张军 韦鹏 王古超 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2020年第6期119-122,共4页

针对传统移动机器人自主运行能力不足及系统设计困难的问题,以自行设计的四麦克纳姆轮全向移动机器人为研究对象,根据层次化和模块化的思想建立了基于混合硬件架构的全向移动机器人定位导航系统的总体设计框架,建立了基于机器人操作系统... 针对传统移动机器人自主运行能力不足及系统设计困难的问题,以自行设计的四麦克纳姆轮全向移动机器人为研究对象,根据层次化和模块化的思想建立了基于混合硬件架构的全向移动机器人定位导航系统的总体设计框架,建立了基于机器人操作系统ROS(Robot Operating System)的实验平台,分析了基于激光雷达的移动机器人Fast-SLAM算法,通过搭建软硬件系统,对机器人的即时定位与地图构建功能进行了测试,对路径规划能力进行了实验。结果表明,该系统能够实现全向移动机器人在未知环境下地图的实时构建,且拥有良好的全局导航及局部避障能力。研究成果对全向移动机器人定位导航系统的研究具有一定参考价值。 展开更多

关键词 全向移动机器人 机器人操作系统 SLAM 导航

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动力学解析的四轮全向移动机器人电机解耦控制

8

作者 王建彬 陈建平 杨宜民 《智能系统学报》 CSCD 北大核心 2014年第5期569-576,共8页

四轮全向移动机器人是一个复杂的非线性、强耦合的机械系统,各轮驱动电机间存在强耦合现象,很难取得理想的控制效果。针对这一问题,提出一种基于动力学解析的多电机控制系统解耦方法。通过对四轮机器人的动力学解析推导出四轮转速与其... 四轮全向移动机器人是一个复杂的非线性、强耦合的机械系统,各轮驱动电机间存在强耦合现象,很难取得理想的控制效果。针对这一问题,提出一种基于动力学解析的多电机控制系统解耦方法。通过对四轮机器人的动力学解析推导出四轮转速与其驱动力矩间的状态方程,获得各电机输入输出量之间的耦合关系,在此基础上依据控制量一致思想设计解耦控制器,解决了传统参考模型解耦方法不能兼顾控制性能和解耦性能的问题,实现了四路电机的独立控制。仿真结果显示,该方法能够有效地减小控制系统各变量间的相互耦合作用,每路电机均很好地跟踪了各自的输入,解耦效果好。 展开更多

关键词 全向移动机器人 动力学解析 解耦控制 电机控制 运动控制

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全向移动机器人控制系统设计与实验研究 被引量：5

9

作者 吕川 钱钧 +1 位作者 胡桐 訾斌 《现代制造工程》 CSCD 北大核心 2016年第1期39-43,60,共6页

为达到在城区环境中对机器人进行实时控制的目的,设计一种四轮独立驱动、独立转向的全向移动机器人。以西门子S7-1200系列可编程逻辑控制器(PLC)作为底层控制器,以伺服电动机和轮毂电动机的运动控制为主要研究对象,通过运动学分析,实现... 为达到在城区环境中对机器人进行实时控制的目的,设计一种四轮独立驱动、独立转向的全向移动机器人。以西门子S7-1200系列可编程逻辑控制器(PLC)作为底层控制器,以伺服电动机和轮毂电动机的运动控制为主要研究对象,通过运动学分析,实现8个电动机的同步控制。通过以太网和OPC通信,将各电动机的状态数据发送到上位机(PC)中。使用手摇脉冲发生器,验证机器人在手动控制下的灵活运动性能。 展开更多

关键词 全向移动机器人 同步控制 可编程逻辑控制器(PLC) 通信

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基于解耦式主动万向脚轮的全向移动机器人设计 被引量：7

10

作者 曲乃恒 杨桂林 郑天江 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第19期2601-2605,共5页

设计了一种具有运动解耦特性的新型主动万向脚轮,实现了脚轮的转向运动和滚动运动的无耦合独立控制。设计了基于解耦式主动万向脚轮的全向移动机器人,建立了其运动学模型,并通过MATLAB对全向移动机器人进行了运动学仿真。仿真结果表明:... 设计了一种具有运动解耦特性的新型主动万向脚轮,实现了脚轮的转向运动和滚动运动的无耦合独立控制。设计了基于解耦式主动万向脚轮的全向移动机器人,建立了其运动学模型,并通过MATLAB对全向移动机器人进行了运动学仿真。仿真结果表明:基于解耦式主动万向脚轮的全向移动机器人可以实现侧行和原地转向。 展开更多

关键词 主动万向脚轮 运动解耦设计 全向移动机器人 运动分析

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基于Udwadia-Kalaba方法的全向移动机器人轨迹跟踪控制 被引量：9

11

作者 董方方 金栋 +1 位作者 赵晓敏 韩江 《合肥工业大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2022年第1期7-12,共6页

针对三轮全向移动机器人的轨迹跟踪控制问题,文章提出一种基于Udwadia-Kalaba(U-K)方程的约束跟踪控制方法。根据牛顿力学构建无轨迹约束时的移动机器人动力学模型;基于U-K理论,将期望运动轨迹抽象为一种虚拟约束施加在系统上,并将该约... 针对三轮全向移动机器人的轨迹跟踪控制问题,文章提出一种基于Udwadia-Kalaba(U-K)方程的约束跟踪控制方法。根据牛顿力学构建无轨迹约束时的移动机器人动力学模型;基于U-K理论,将期望运动轨迹抽象为一种虚拟约束施加在系统上,并将该约束转化为Pfaffian标准形式,再通过U-K基本方程获得满足期望轨迹要求的控制力矩解析解,该控制设计过程简单明确,且可以同时处理非完整约束与完整约束;最后以数值仿真的形式跟踪了2种轨迹。仿真结果表明,该约束跟踪控制方法可以实现对给定轨迹的高精度跟踪。 展开更多

关键词 全向移动机器人 Udwadia-Kalaba(U-K)理论 轨迹跟踪控制 动力学建模

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基于积分模型预测控制的全向移动机器人轨迹跟踪研究 被引量：8

12

作者 颜佳晴 鲁聪达 +3 位作者 蔡颖杰 彭翔 潘婷 周圣云 《高技术通讯》 CAS 2021年第10期1081-1089,共9页

为了减小全向移动机器人在运行中所产生的稳态误差,提出了一种具有积分作用的模型预测控制方法,即积分模型预测控制(IMPC)。积分模型预测控制不仅能够保留模型预测控制中预测和优化的功能,并且可以抑制系统稳态误差,从而使控制器具有更... 为了减小全向移动机器人在运行中所产生的稳态误差,提出了一种具有积分作用的模型预测控制方法,即积分模型预测控制(IMPC)。积分模型预测控制不仅能够保留模型预测控制中预测和优化的功能,并且可以抑制系统稳态误差,从而使控制器具有更好的鲁棒性和跟踪能力。为了验证积分模型预测控制的先进性,将积分模型预测控制器与传统模型预测控制器进行性能对比,采用四差速全向移动机器人作为模拟实验模型,测试了2种控制器在3种不同路径下的轨迹跟踪性能。测试结果证明,积分模型预测控制器比传统模型预测控制器拥有更好的跟踪性能,验证了所提出方法的有效性和先进性。 展开更多

关键词 轨迹跟踪 全向移动机器人 积分模型预测控制(IMPC) 稳态误差

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全向移动机器人驱动万向轮的设计与实现 被引量：8

13

作者 王慰军 杨桂林 +1 位作者 张驰 陈庆盈 《工程设计学报》 CSCD 北大核心 2016年第6期633-638,共6页

全向移动机器人使用无解耦机构的驱动万向轮在转向时会派生出额外的滚轮滚动输出,这会导致运动的不稳定以及增加控制算法复杂性.为了解决驱动万向轮转向运动与驱动运动之间的耦合问题,通过在驱动万向轮内加入差速行星齿轮机构,合理地设... 全向移动机器人使用无解耦机构的驱动万向轮在转向时会派生出额外的滚轮滚动输出,这会导致运动的不稳定以及增加控制算法复杂性.为了解决驱动万向轮转向运动与驱动运动之间的耦合问题,通过在驱动万向轮内加入差速行星齿轮机构,合理地设置该行星齿轮组的输出传动比,可以将转向时的派生滚动输出从转向运动中解耦,实现了对机器人运动的精确控制,提高了机器人运动平稳性.最后通过对机器人进行运动学分析,得到了输入转速与机器人运动速度之间的关系,验证了机器人的全向移动功能,并为机器人运动控制提供了依据. 展开更多

关键词 全向移动机器人 差速行星齿轮 运动学分析 解耦 驱动万向轮

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考虑打滑干扰的解耦式主动脚轮全向移动机器人跟踪控制 被引量：6

14

作者 李阳 刘子明 陈庆盈 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第18期2247-2253,共7页

基于解耦式主动脚轮的全向移动机器人系统,提出了一种考虑未知脚轮打滑的轨迹跟踪控制方法。建立了包含脚轮打滑情况的全向移动机器人运动学模型,利用附加传感器获得的冗余信息对滑动参数进行估计;根据反步法设计轨迹跟踪控制器,利用Lya... 基于解耦式主动脚轮的全向移动机器人系统,提出了一种考虑未知脚轮打滑的轨迹跟踪控制方法。建立了包含脚轮打滑情况的全向移动机器人运动学模型,利用附加传感器获得的冗余信息对滑动参数进行估计;根据反步法设计轨迹跟踪控制器,利用Lyapunov定理证明闭环系统的稳定性,并依据极点配置的方法实现控制参数的整定。仿真与实验结果表明:该控制方法能够使全向移动机器人在复杂室内地面稳定地跟踪设定轨迹。 展开更多

关键词 解耦式主动脚轮 全向移动机器人 打滑干扰 卡尔曼滤波 轨迹跟踪

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基于PID控制的全向移动机器人运动连接系统仿真研究 被引量：9

15

作者 林显新 《食品与机械》 北大核心 2021年第3期102-104,111,共4页

构建了以全向移动机器人与菜肴运输托盘硬性连接的数学模型,并计算其传递函数,分析了被执行对象受惯性力和摩擦力作用对系统性能的冲击干扰,提出了采用串联PID控制器进行校正的方法。结果表明,在架空轨道上全向移动机器人与托盘之间用... 构建了以全向移动机器人与菜肴运输托盘硬性连接的数学模型,并计算其传递函数,分析了被执行对象受惯性力和摩擦力作用对系统性能的冲击干扰,提出了采用串联PID控制器进行校正的方法。结果表明,在架空轨道上全向移动机器人与托盘之间用硬性连接的方式通过串联PID控制器矫正的效果较好,提高了菜肴的运输效率。 展开更多

关键词 全向移动机器人 菜肴 运输托盘 PID校正 系统仿真研究

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全向移动机器人自适应滑模轨迹跟踪控制 被引量：4

16

作者 刘碧飞 刘泓滨 李华文 《农业装备与车辆工程》 2020年第12期65-69,84,共6页

为了提高全向移动机器人轨迹跟踪控制性能,构建了一种自适应滑模控制器。在考虑全向移动机器人的运动学模型的基础上,设计了一种含积分项的sigmoid滑模切换函数,构建由等效控制和切换控制的自适应滑模控制器。仿真实验结果表明,该控制... 为了提高全向移动机器人轨迹跟踪控制性能,构建了一种自适应滑模控制器。在考虑全向移动机器人的运动学模型的基础上,设计了一种含积分项的sigmoid滑模切换函数,构建由等效控制和切换控制的自适应滑模控制器。仿真实验结果表明,该控制方法与滑模控制相比,具有良好的轨迹跟踪性能,能有效提高控制精度。 展开更多

关键词 全向移动机器人 自适应滑模控制 轨迹跟踪 运动学

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全向移动机器人驱动轮同步转向机构设计 被引量：5

17

作者 阴贺生 张秋菊 宁萌 《工程设计学报》 CSCD 北大核心 2018年第2期230-236,共7页

针对现有轮式全向移动机器人在工程实际应用中存在的驱动轮同步转向能力差的问题,设计了驱动轮同步转向机构。首先,基于虚拟样机技术分析了该同步转向机构的工作原理,并将它应用于轮式全向移动机器人。然后,利用运动学原理对加入同步转... 针对现有轮式全向移动机器人在工程实际应用中存在的驱动轮同步转向能力差的问题,设计了驱动轮同步转向机构。首先,基于虚拟样机技术分析了该同步转向机构的工作原理,并将它应用于轮式全向移动机器人。然后,利用运动学原理对加入同步转向机构机器人进行运动学分析,得到了电机输入转速与驱动轮转向速度之间的关系。最后,根据系统结构参数研制了一款主要应用于工厂物料搬运工作的产品样机并进行实验验证。机器人横向移动实验结果表明,该机器人可以通过不同方式进行全向移动,验证了该机器人的全向移动功能。研究表明同步转向机构的应用降低了轮式全向移动机器人控制难度,实现了机器人高速、高精度、高稳定性全向移动。 展开更多

关键词 全向移动机器人 转向机构 运动学分析 齿轮传动 驱动轮

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全向移动机器人的自抗扰轨迹跟踪控制 被引量：7

18

作者 张相胜 黄将 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2022年第12期1869-1876,共8页

针对4-Mecanum轮全向移动机器人轨迹跟踪问题,设计了一种自抗扰控制器。首先对机器人的运动学与动力学模型进行分析;其次由反步法设计运动学控制器,并根据机器人在运动过程中受到未知干扰的现象,设计了改进的扩张状态观测器和动力学控制... 针对4-Mecanum轮全向移动机器人轨迹跟踪问题,设计了一种自抗扰控制器。首先对机器人的运动学与动力学模型进行分析;其次由反步法设计运动学控制器,并根据机器人在运动过程中受到未知干扰的现象,设计了改进的扩张状态观测器和动力学控制器;最后在不同扰动的作用下进行仿真。对比结果表明该控制器跟踪误差小,收敛速度快,观测器能够快速准确地估计出不确定因素对机器人的扰动并进行实时补偿,验证了该控制器具有较好的抗干扰性和鲁棒性。 展开更多

关键词 全向移动机器人 轨迹跟踪 自抗扰控制 扩张状态观测器

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轮式全向移动机器人运动方案与稳定性分析 被引量：2

19

作者 高文轶 路敦民 《林业机械与木工设备》 2019年第3期12-18,共7页

基于双排连续切换轮结构设计了一款带有升降机构及旋转云台的轮式全向移动机器人,通过坐标变换法建立系统运动学模型,并通过计算系统速度逆雅可比矩阵和分析系统可全向移动的约束条件,建立全向轮机器人系统的动力学方程,得到机器人在斜... 基于双排连续切换轮结构设计了一款带有升降机构及旋转云台的轮式全向移动机器人,通过坐标变换法建立系统运动学模型,并通过计算系统速度逆雅可比矩阵和分析系统可全向移动的约束条件,建立全向轮机器人系统的动力学方程,得到机器人在斜坡运动时不发生倾翻的一般性条件,用ADAMS软件进行运动仿真,并生产出实物样机进行运动实验,为设计此类全向移动系统提供了理论基础。 展开更多

关键词 轮式全向移动机器人 双排连续切换轮 运动方案 稳定性分析

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三轮全向移动机器人里程计在线校正方法研究 被引量：6

20

作者 简傲 闵华松 黄文晖 《机床与液压》 北大核心 2022年第3期1-9,共9页

传统里程计校正方法常使用离线校正手段,在地面环境发生改变的情况下,校正效果较差。为解决上述问题,提高机器人定位精度,以三轮全向移动机器人为平台,提出一种结构简单、鲁棒性强的在线里程计校正方法。该方法通过扩展卡尔曼滤波算法... 传统里程计校正方法常使用离线校正手段,在地面环境发生改变的情况下,校正效果较差。为解决上述问题,提高机器人定位精度,以三轮全向移动机器人为平台,提出一种结构简单、鲁棒性强的在线里程计校正方法。该方法通过扩展卡尔曼滤波算法处理传感器数据,以得到机器人的实时位姿信息和速度信息,结合三轮全向移动平台的动力学模型,及时修正里程误差。在V-REP中设计仿真实验,实验结果表明:采用所提方法,校正后的里程精度有了极大改善,并克服了离线校正方法受地面环境影响的问题。在已有实际平台上验证了该算法的有效性。 展开更多

关键词 三轮全向移动机器人 在线里程计校正 扩展卡尔曼滤波 动力学模型

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