四轮全方位移动机器人的建模和最优控制-控制理论与应用.pdf

维普资讯 第23卷第 1期 控 制 理 论 与 应 用 VO1．23NO．1 2006年 2月 ControlTheoryApplications Feb．2006 文章编号：1000—8152(2006)Ol一0093—06 四轮全方位移动机器人的建模和最优控制 熊 蓉 ，张 翮 ，褚 健 ，何臻峰 ，吴永海 (1．浙江大学工业控制技术国家重点实验室，浙江杭州310027；2．浙江大学 计算机学院，浙江杭州310027 3．浙江大学 机械与能源学院，浙江 杭州310027) 摘要：本文研究实时动态环境中四轮全方位移动机器人的运动控制和轨迹规划．通过对机器人运动学和动力 学特性的分析，给出了四轮全方位移动机器人的控制模型，并根据方程特性对其进行了合理的简化，使得计算量有 效减少．同时采用Bang—Bang控制规划出时问最优的机器人运动轨迹．通过轨迹规划和控制模型的结合达到了实 时控制的效果．实验证明了模型的正确性和算法的有效性． 关键词：全方位移动机器人；运动控制；轨迹规划 中图分类号：TP24 文献标识码：A M odelingandoptimalcontrolofomni-directionalmobilerobots X10NG Rong ，ZHANG He ，CHU Jian ，HEZhen—feng ，WU Yong-hai (1．NationalLaboratoryofIndustrialControlTechnology，ZhejiangUniversity，HangzhouZh~iang310027，China； 2，CollegeofComputerScience，ZhejiangUniversity，HangzhouZhejiang310027，China 3．CollegeofMechanicalnadEnergyEngineering。Zh~inagUniversity，HnagzhouZh~inag310027，China) Abstract：Thispaperfocusesonthemotion controland pathplnaning ofna omni—directionalmobilerobot By analyzinghtekinematicand dynamiccharactefisticsofhterobot．itsmolionconrtolmodelisprovided．Themodelis rationallysimplifiedbasedonhtemodelequationtordeucehtecomputationcost．Theoptimaltrajectoryisgeneratdeby usingBnag—Bangcontro1．Thereal—timeconrtoleffectisrealizedbycombininghtertajectoryplanningandcontrol modeling．Experimentdemonstratestheeffectivenessofhteproposde mehtod． Keywords：omni-directionalmobilerobot；motioncontrol；paht plnaning 1 引言(Introduction) 量；同时，利用最优控制相关理论提出了时间最优的 近年来，移动机器人的应用领域和应用范围正 轨迹生成算法；最后，通过在实际RoboCupFI80小 逐渐拓宽，对机器人移动的快速性和机动性要求也 型足球机器人比赛中的应用验证了算法的有效性和