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移动机器人控制 Christopher Batten Maslab IAP机器人课程 2005.1.07 建立机器人控制系统 是一项极具挑战性的工作 移动机器人结构复杂，由许多相关的部分组成。 机械部分 电气部分 软件部分 整个控制系统必须把以上部分有机地整合在一 才能使机器人完成既定的任务。 建立机器人控制系统 是一项极具挑战性的工作 设计者必须精心设计机器人的控制系统， 这项工作与设计机器人系统硬件结构中的 底盘同等重要。 •如何调试和测试机器人呢？ •对于机器人的表现行为有哪些要求？ •设计者是否能够简便地对机器人的各个方面极性 升级？ •设计者能否方便地对机器人增加新的功能？ 对机器人控制系统最基本的要求 是对单一行为的控制 这些单一型为应该是指令明确的，独立的， 并且是可以单独测试的。 右转90° 一直前进直到遇到障碍物 捕捉小球 探测运动场 关键是把简单行为整合到一起 从而实现既定的目标 大纲 • 高级控制系统范例 --建模-设计-实施方案 --动作方案 --有限状态机方案 • 低级控制环 --电机转速的PID控制器 --机器人驱动系统的PID控制器 建模-设计-实施方案 建 设 实 模 计 施 传感器 执行机构 环 境 1．使用传感器采集的数据建模 2．使用模型形成行为队列，最终完成设计目 标。 3. 执行设计 使用建模-设计-实施方案探测运动场 红点是遥控机器人，蓝线是鼠洞。 使用建模-设计-实施方案探测运动场 机器人使用传感器绘制当下的地图，从而确认为试 探过的区域。 使用建模-设计-实施方案探测运动场 机器人移动到未探测区域的中央地带。 使用建模-设计-实施方案探测运动场 机器人执行第二次传感器扫描，然后把新采 集到的数据与全图进行对照。 使用建模-设计-实施方案探测运动场 机器人继续试探运动场。 使用建模-设计-实施方案探测运动场 机器人必须在开始探测时 能够识别已经探测过的区域。 使用建模-设计-实施方法寻找鼠洞 在提供全图的前提下，找到鼠洞。 使用建模-设计-实施方法寻找鼠洞 通过不断接触障碍物使机器人不断改变方向 从而把整个区域转换成了机器人可以完成动作 的特定空间。 使用建模-设计-实施方法寻找鼠洞 把整个区域分解成边框是凸多边形的多个单元 在这样的单元中，机器人可以避免进入“死胡同” 。 使用建模-设计-实施方法寻找鼠洞 连接各个单元边线的中点和质心， 从而得到所有可能的路线。 使用建模-设计-实施方法寻找鼠洞 使用运算法则（如A*运算法则）找最短路径 使用建模-设计-实施方法寻找鼠洞 各个单元的分解方法将会极大地影