文档介绍：天津大学
硕士学位论文
类车移动机器人轨迹跟踪控制方法研究
姓名:任慧荣
申请学位级别:硕士
专业:控制理论与控制工程
指导教师:孟庆浩
20080101
中文摘要关键词:类车移动机器人,轨迹跟踪,断蚧神经网络,近年来,随着机器人技术的发展,移动机器人轨迹跟踪问题受到了人们越来越多的关注。前轮转向、后轮驱动的轮式类车移动机器人与四轮汽车的运动学模型相近,因此对轮式类车移动机器人的轨迹跟踪控制问题的研究在汽车自动驾驶、智能交通等方面具有重要的意义。轮式类车移动机器人具有的非完整运动学约束特性给轨迹跟踪控制的研究带来了挑战。首先研究了在低速或参数变化不大时轮式类车移动机器人的横向轨迹跟踪控制问题。分别采用经典⒕断蚧神经网络自适应湍:整定一种方法对机器人轨迹跟踪过程实现了横向控制。在纵向跟踪速度方面,基于预瞄控制理论,设计了模糊速度控制器。其次,根据类车移动机器人的运动学模型,采用反步法设计了一种类车移动机器人全局轨迹跟踪控制器,并利用理论证明了系统的全局稳定性。考虑到机器人的运动学约束,控制率中引入了机器人速度受限策略,保证了机器人运动平滑。利用仿真环境,对三种横向跟踪控制和方法进行了仿真研究,分析、比较了几种控制方法的优点及适用性。论文最后给出了基于视觉的类车机器人轨迹跟踪的初步实验,结果表明该文所用方法可以很好地跟踪地面铺设的轨迹线。模糊床椒
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彳吼缘咖汐年,导师虢孟玖黟签字日期√鲫辏露独创性声明学位论文版权使用授权书或撰写过的研究成果,,有关保留、使用学位论文的规定。特授权苤盗盘堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检签字同期:力移辏虑赏研究成果,除了文中特别加以标注和致谢之处外,论文中不包含其他人已经发表书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中索,并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名:签字品期:向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。C艿难宦畚脑诮饷芎笫视帽臼谌ㄋ得
第一章绪论引言机器人的诞生和机器人学的建立,无疑是世纪人类科学技术的最伟大成就之一,是当代最高意义上的自动化⋯。自年第一台工业机器人诞生之日起,机器人的应用越来越普及。世纪年代末机器人开始进入商业化和工业领域以来,机器人的应用范围已经遍及到工业、国防、宇宙空间、海洋开发、医疗保健、抢险救灾等人类生活的各个方面。机器人由于具有高度的灵活性、快速的反应能力以及巨大的信息处理能力,使其能够在很多环境替代人进行工作。从重复动作的流水线机械手到智能机器人,从平地到高山海底甚至太空,以至于在比较恶劣危险的工作环境,都是机器人发挥其作用的重要舞台【。近年来对移动机器人的研究日益受到重视,自主式移动机器人是移动机器人中研究最多的一种,它能够按照预先给定的任务指令,根据地图信息进行全局路径规划,并在运行过程中不断感知周围局部环境信息,自主做出决策,安全驶达目的地并执行要求的动作与操作【俊R贫魅酥掷喾倍啵醋饕悼占淇煞治陆地移动机器人、水下机器人、无人飞机和空间机器人渲新降匾贫魅按形状可分为车形、桶形、仿生形和微型。机器人形状决定它的功能和用途。车形移动机器人可分为轮式和履带式两种。轮式机器人与履带式机器人相比,具有灵活和制造方便的特点,但它通行能力没有履带式机器人强,在无大的突变对其轮半径而言陀仓实匦卧硕B拇交魅艘蚱渫ㄐ心芰η浚S糜诰警用侦察、排雷、排爆或攻击敌人。桶形机器人是由车形机器人演化而来,因其四周遍布超声波蚝焱距离传感器,可在室内或室外环境实现完全自主导航。桶形机器人适用于机器人竞技缱闱虮热、大多伺服工作缱灾魑酒、代人巡逻杓由阆窕。仿生形机器人是根据人们特定需要设计而成,有人形、蛇形、昆虫形和宠物形等。人形机器人可在某些场合中像人一样工作,如用来站岗的,可通过图像来识别生人;用来娱乐的可有喜怒哀乐表情、跳舞唱歌打招呼等功能。人形机器人因其重心高,承载能力有限,移动较慢,造价高,故应用受限。微型机器人是利用半导体集成技术制造而成。因目前半导体集成技术能达微米级,故一块微小芯片能具有多种功能。微型机器人因其体积小可以在各种环境下工作,如查线机器人、管道查漏清理机器人等。微型机器人是未来发展的一个方向【縪
非完整移动机器人运动控制问题移动机器人是一个集环境感知、动态决策与规划、运动控制与执行等多种功能为一体的综合系统№T硕刂贫杂谧灾魇揭贫魅死此担亲罨镜囊彩必须实现的底层控制功能,是移动机器人实现其它高级功能的基础