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题目:多轴驱动移动机器人的定位与队形协调路径控制

关键词:多机器人;多轴驱动移动机器人;定位;队形控制

  摘要


    移动机器人技术的不断发展和应用领域的不断扩大,使得期望其完成的任务从普通的工作环境转化到更为复杂的场合,这就对单个机器人的性能和控制提出了很大的挑战。在对移动机器人进行更深层次研究的同时,有关多个机器人的协同研究也逐渐受到科研工作者们广泛的关注。由于多个简单的机器人能够代替复杂的机器人完成特定的任务,尤其是在一些负重危险的场合,其低成本、高效率都体现出了较大优势。本文在对多移动机器人队形控制现状展开综述的基础上,对多轴移动机器人的定位、队形控制等问题进行了探讨。

    本文围绕能够进行多轴独立转向和驱动的移动机器人组,对多轴驱动 移动机器人组的队形控制所涉及的系统设计、定位方法以及队形控制策略等方面展开一系列研究,主要包括以下几个方面:

   第一,本文基于研究目标设计了一种多轴驱动机器人方案,并在此基础上进行运动学分析,对其结构和控制系统进行详细的介绍,包括上下位机系统、传感器、驱动方法和人机交互界面等。

    第二,本文提出了在队形控制中不同机器人的定位方法。对于领航机器人进行全局定位,利用移动机器人配备的速度传感器进行测程法进行实时定位,采用RTK-GPS进行校正,设计了扩展卡尔曼滤波器来融合这两种信息。对于跟随机器人则采用Kinect深度相机进行相对定位,最后对此进行仿真和实验验证。

    第三,本文的队形控制研究是基于领航-跟随的方法来实现的,在此基础上采用变参数PID控制器和滑模控制器分别实现对队形的控制,最后基于仿真分析对设计的队形控制策略进行分析和比较,最后利用实验验证了算法的有效性。