[發(fā)明專利]一種考慮未知控制方向的地面機(jī)器人控制系統(tǒng)及控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810735158.1
• 申請日: 2018-07-06
• 公開（公告）號: CN108958249B
• 公開（公告）日: 2021-02-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王慶領(lǐng);鄭亞君;洪志鷹;孫長銀
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02;G05D1/08
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 李淑靜

1.一種地面機(jī)器人控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制系統(tǒng)包括地面控制站、地面機(jī)器人和定位追蹤設(shè)備，定位追蹤設(shè)備捕捉地面機(jī)器人的三維位置，并將定位信息發(fā)送至地面控制站；地面控制站將定位信息變換為地面機(jī)器人位置和姿態(tài)，并根據(jù)用戶設(shè)置的地面機(jī)器人的行動軌跡和地面機(jī)器人的位置和姿態(tài)，計(jì)算出地面機(jī)器人下一步的控制目標(biāo)，傳送給地面機(jī)器人；地面機(jī)器人根據(jù)地面控制站發(fā)送的數(shù)據(jù)，運(yùn)行考慮未知控制方向的控制算法，計(jì)算下一刻運(yùn)動速度和角速度，并變換為PWM波輸出，驅(qū)動機(jī)器人移動到目標(biāo)點(diǎn)，所述考慮未知控制方向的控制算法形式如下：

x為地面機(jī)器人當(dāng)前時刻位置，b為未知控制系數(shù)，u(t)為控制輸入；

所述控制輸入u(t)的計(jì)算公式如下：

u(t)＝N₀(k)(x-x₀)

N₀(k)＝k²sin(k)

其中，x₀為地面機(jī)器人要到達(dá)的目標(biāo)點(diǎn)，k為中間量，γ為正常數(shù)，N₀為一類Nussbaum函數(shù)，滿足如下條件：

sup(*)，inf(*)分別表示上限和下限。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地面機(jī)器人控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括用戶設(shè)備，所述用戶設(shè)備連接至地面控制站，用于供用戶設(shè)定地面機(jī)器人行動軌跡，并將行動軌跡發(fā)送至地面控制站。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的地面機(jī)器人控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

定位追蹤設(shè)備捕捉地面機(jī)器人的三維位置，將定位信息發(fā)送至地面控制站；

地面控制站將定位信息變換為地面機(jī)器人位置和姿態(tài)；

地面控制站根據(jù)用戶設(shè)置的地面機(jī)器人的行動軌跡，以及地面機(jī)器人的位置和姿態(tài)，計(jì)算出地面機(jī)器人下一步的控制目標(biāo)；

地面控制站將下一步控制目標(biāo)和當(dāng)前位置、姿態(tài)傳給地面機(jī)器人；

地面機(jī)器人根據(jù)地面控制站發(fā)送的數(shù)據(jù)，運(yùn)行考慮未知控制方向的控制算法，計(jì)算出下一刻運(yùn)動速度和角速度，變換為PWM波輸出，驅(qū)動機(jī)器人移動到目標(biāo)點(diǎn)；

其中，所述考慮未知控制方向的控制算法形式如下：

x為地面機(jī)器人當(dāng)前時刻位置，b為未知控制系數(shù)，u(t)為控制輸入；

所述控制輸入u(t)的計(jì)算公式如下：

u(t)＝N₀(k)(x-x₀)

N₀(k)＝k²sin(k)

其中，x₀為地面機(jī)器人要到達(dá)的目標(biāo)點(diǎn)，k為中間量，γ為正常數(shù)，N₀為一類Nussbaum函數(shù)，滿足如下條件：

sup(*)，inf(*)分別表示上限和下限。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的地面機(jī)器人的控制方法，其特征在于，地面控制站將下一步控制目標(biāo)和當(dāng)前位置、姿態(tài)傳給地面機(jī)器人時，還將校驗(yàn)信息傳送給地面機(jī)器人，所述校驗(yàn)信息包括跟蹤標(biāo)志位和通訊標(biāo)志位，地面機(jī)器人接收到地面控制站發(fā)送的數(shù)據(jù)后，先根據(jù)兩個標(biāo)志位進(jìn)行數(shù)據(jù)校驗(yàn)，兩個標(biāo)志位都為1，則校驗(yàn)成功，再將校驗(yàn)后的控制目標(biāo)和位置信息作為控制算法的輸入。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的地面機(jī)器人的控制方法，其特征在于，所述地面機(jī)器人計(jì)算出下一刻運(yùn)動速度和角速度后，將速度和角速度信息變換為左右兩輪速度，再將左右兩輪速度變換為編碼器PWM波輸出，傳入執(zhí)行器。