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1、第15卷第2期天津工程师范学院学报Vol.15No.22005年6月JOURNALOFTIANJINUNIVERSITYOFTECHNOLOGYANDEDUCATIONJun.2005非完整轮式移动机器人运动控制系统的设计与实现31,2121王仲民,刘玉山,郑勇峰,刘继岩(1.天津工程师范学院机械工程系,天津300222;2.河北工业大学机器人及自动化研究所,天津300130)摘要:通过对非完整轮式移动机器人运动学模型的分析,以ElmoHARmonica伺服驱动控制器为核心,设计了轮式移动机器人的运动控制系统。基于VisualC++和OpenGL平台开发了轮式移动机器
2、人轨迹跟踪仿真系统,并进行了轨迹跟踪的仿真试验,取得了满意的控制效果。实验结果表明了运动控制系统设计的有效性。关键词:非完整性;轮式移动机器人;运动控制系统;轨迹跟踪中图分类号:TP242文献标识码:A文章编号:167321018(2005)0220010203Designandimplementationofmotioncontrolsystemofnonholonomicwheeledmobilerobot1,2121WANGZhong2min,LIUYu2shan,ZHENGYong2feng,LIUJi2yan(1.DepartmentofMechanical
3、Engineering,TianjinUniversityofTechnologyandEducation,Tianjin300222,China;2.InstituteofRoboticandAutomation,HebeiUniversityofTechnology,Tianjin300130,China)Abstract:Byanalyzingofkinematicsmodelofwheeledmobilerobot,andusingElmoHARmonicaservodrivecontrollerasthecore,robot'smotioncontrolsy
4、stemisdesigned.ThentrajectorytrackingsimulationsystemsofwheeledmobilerobotaredesignedbasedonVisualC++andOpenGL.Simulationexperimentsontrajectorytrackingarecarriedoutandcontroleffectsaresatisfging.Theexperimentresultsshowtheeffectivenessofthecontrolsystem.Keywords:nonholonomic;wheeledmob
5、ilerobot;motioncontrolsystem;trajectorytracking[4]轮式移动机器人(wheeledmobilerobot,WMR)具个电机均是单独控制。传统的基于单片机、AD/DA有广泛的实际应用背景。广义地说,任何带有轮式驱数据采集卡和伺服放大器的控制系统硬件设计复杂,动机构的机械装置,如汽车等都属于这类机器人的范用户工作量大,不仅需要大量编程实践,而且调试非常[1]畴。由于这类系统的轮子与地面间的滚动接触必繁琐。很难满足许多现代智能控制算法大量运算与实须满足纯滚动无打滑这一非完整约束的条件才能运时性的要求,阻碍了机器人向智能化方向的
6、发展并成动,因此是典型的非完整动力学系统。由于存在非完为其瓶颈。[2]整约束,使得对WMR的控制具有挑战性。轨迹跟本文基于WMR的运动学模型,以工业控制计算踪是WMR控制的主要问题之一,而准确的轨迹跟踪[3]机(工控机)作为中心控制计算机,以ElmoHARmonica也是WMR完成工作任务的首要前提。作为控制系统核心,设计了WMR简单可靠的运动控WMR的运动控制对于其性能具有很大的影响。目前实际应用中的WMR左右轮的控制都是基于双闭制系统。并通过仿真实验证明了该控制系统设计的正环的电机控制:外环是速度环,内环是电流环,而且每确性。3收稿日期:2005-03-17.基金
7、项目:天津市应用基础研究重点项目(033803111);中科院沈阳自动化所机器人学重点实验室资助项目(RL200202).作者简介:王仲民(1974—),男,讲师,博士研究生,研究方向为移动机器人技术及应用等.第15卷第2期王仲民等:非完整轮式移动机器人运动控制系统的设计与实现·11·tncos
