面向可控漂移的轮式滑动转向移动机器人研究

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1、摘要摘要适应各种路况且能快速达到预定目标，是移动机器人走向室外应用的问题之一。由于当前研究的移动机器人一般速度较慢，难以满足移动机器人的多种应用需求，因此，迫切需要改善移动机器人的运动性能。当前，由于多方面的原因，如传感器数据采集频率慢、控制器计算效率低、路况复杂多变带来的影响等，移动机器人高速自主运动控制还存在很多有待于进一步研究的问题。对于室外移动机器人，弯曲的道路是阻碍移动机器人作业效率提高的重要因素之一，而且移动机器人目前还没有较为有效的快速过弯方法。本文提出采用漂移技术实现移动机器人快速过弯的方法，能有效提升移动机器人的机动性能。漂移技术主动利用车轮的打滑，并能让车轮从打

2、滑状态回归到稳定状态，在提高运行效率的同时，也为防止车轮意外打滑提供了一种的新的思路与方法。本文搭建了轮式滑动转向移动机器人平台NKRoverol，用于漂移的研究。它结构简单，可靠性高，灵活性强，适合户外复杂环境下的多种作业。它采用四轮独立驱动，依靠两侧车轮的差速进行转向。相比一般移动机器人，它转向更灵活，能以更小的半径甚至零半径转向，在运行空间和道路状况受到限制时有较强的优势。轮式滑动转向移动机器人和漂移技术的结合，是对其转向打滑的进一步利用，可使轮式滑动转向移动机器人拥有更高的转向效率。本文采用理论分析与实验相结合的方式研究漂移的机理。本文在剖析漂移产生的原因之后，提出了移动机

3、器人漂移的实现方法。在实验中，本文使用全局视觉对移动机器人的漂移轨迹进行跟踪，并在与一般差速转向的运动轨迹的对比中，进一步分析漂移的特点。为了对可控漂移运动及其控制方法进行深入研究，本文还建立了一套基于多传感器的可控漂移运动控制的实验系统。从追求移动机器人更高机动性和灵活性的目的出发，对高速移动机器人高精度漂移控制问题的研究具有良好的理论价值和应用前景。关键词：轮式滑动转向移动机器人，运动控制，漂移，可控漂移improvethemotionperformanceofmobilerobots，fortheirspeedsalegenerallytooslowtomeettherequ

4、irementsofmanyapplications．However,there踟℃stillalotofproblemsneededtobestudiedindepthduetovariousreasons，suchasthe10Wfrequencyofsensors，thelowefficiencyofcontrollers，thecomplicatedroadconditions，andSOon．Itisabarrierforoutdoormobilerobotstotheirefficiencyonthewindingroad，becausethereisnoeffecti

5、vewayforfastturningcurrently．Thisthesispresentsafastturningmethodusingthedrifttechnologywhichcanpromotethemotionperformanceofmobilerobotobviously．Usingdrifttechnology,therobotscantaketheinitiativetoskidandmakethewheelsreturntostablestatefromslippingstate．Besidesimprovingthemotionefficiency,dri

6、ftisalsoanewmethodtopreventwheelsfromunwantedslipping．WebuiltaWheeledSkid．SteerMobileRobots(WSMR)platform，namedNKRover-1，fortheresearchofthedrift．NKRover-1hassimplestructure，highreliability,excellentflexibility,andsuitsmanykindsoftasksincomplicatedoutdoorenvironment．Ituses4-wheelindependentdri

7、vingsystem，andturnsbydifferentiallyvaryingthespeedsofwheelsonbothsides．Comparedwiththeordinarymobilerobots，itCanturnmoreflexiblybysmallerradiusevenzeroradius，SOitismorerobustinnarrowspaceandonwindingroad．Overall，theapplicationofdriftint