[發明專利]一種周期性姿態調整的機器人運動控制方法

有效

• 申請號: 202010164437.4
• 申請日: 2020-03-11
• 公開（公告）號: CN111251303B
• 公開（公告）日: 2021-05-07
• 發明（設計）人: 李東方;舒領;危怡然;劉恒一;鄧宏彬
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16
• 代理公司: 北京正陽理工知識產權代理事務所(普通合伙) 11639
• 代理人: 鄔曉楠

1.一種周期性姿態調整的機器人運動控制方法，其特征在于：包括如下步驟，

步驟一：對機器人運動機理進行分析，建立機器人的非完整運動學模型；

步驟二：運用衛星導航定位系統的絕對定位方式、并配合機器人左、右輪轉動的角度值累加的相對定位方式，進行機器人位置坐標(x,y)、方向角θ的信息獲取，所述機器人位置坐標(x,y)、方向角θ的信息作為步驟三中位置姿態檢測信號；

步驟三：計算機器人方向角θ與目標點位置角的差值α以及機器人到目標點的距離ρ；

步驟四：機器人的運動控制為閉環控制系統，通過位置姿態檢測、速度檢測、電流檢測，將上述檢測信號進行反饋；結合預期值進行閉環控制直至上述檢測信號滿足預期值；

所述的預期值為預設的位置姿態值、速度值、電流值；

步驟五：設置機器人位置檢測周期為T，在一個周期T內機器人首先檢測自身的位置姿態信息，根據步驟三機器人方向角與目標點位置角的差值α調整機器人方向角θ，使機器人方向角θ與目標點位置角的差值α滿足預設允許誤差；

步驟六：根據步驟三機器人到目標點的距離ρ，判斷機器人到目標點的距離是否在預設允許誤差內，如果機器人到目標點的距離在預設允許誤差內，則機器人完成運動至目標；如果機器人到目標點的距離不在預設允許誤差內，則判斷機器人方向角θ與目標點位置角的差值α滿足預設允許誤差，如果機器人方向角θ與目標點位置角的差值α滿足預設允許誤差，機器人采取直線運動；如果不滿足機器人方向角θ與目標點位置角的差值α預設允許誤差，重復步驟五調整機器人方向角，當機器人方向角θ與目標點位置角的差值α滿足預設允許誤差時機器人采取直線運動，直到機器人到目標點的距離ρ在預設允許誤差內，即完成機器人運動至目標。

2.根據權利要求1所述的一種周期性姿態調整的機器人運動控制方法，其特征在于：還包括步驟七，根據智能機器人自主布局需求，根據步驟一至步驟六所述的周期性姿態調整的機器人運動控制方法實現對機器人的姿態調整和運動控制，直至滿足智能機器人自主布局位置需求。

3.根據權利要求1或2所述的一種周期性姿態調整的機器人運動控制方法，其特征在于：所述的衛星導航定位系統選用北斗定位系統。

4.根據權利要求1或2所述的一種周期性姿態調整的機器人運動控制方法，其特征在于：

步驟一中建立機器人的非完整運動學模型，針對兩輪機器人，建立如公式(1)所示的兩輪機器人的非完整運動學模型方程；

其中：v₁為機器人左輪前進速度，v₂為右輪前進速度，l為兩輪之間的距離，(x,y)為機器人的位置坐標，θ為機器人運動方向角。

5.根據權利要求1或2所述的一種周期性姿態調整的機器人運動控制方法，其特征在于：所述的步驟二具體實現方法為，

由于機器人的工作環境未知，需要通過北斗定位系統獲取其初始位置的坐標，機器人向目標移動過程中，采用相對定位的方法；通過編碼器采集的左、右輪轉動的角度值，通過累加方程，得機器人的實時位置坐標以及前進方向角，其累加方程如公式(2)；

其中：所述機器人位置坐標(x,y)的實時坐標值為(x_n+1，y_n+1)，(x_n，y_n)為Δt時刻前機器人位置坐標；機器人方向角θ的實時值為θ_n+1，θ_n為Δt時刻前機器人的方向角；L為機器人前進距離，分別為左右驅動輪轉動的角度值，d為機器人驅動輪直徑。

6.根據權利要求1或2所述的一種周期性姿態調整的機器人運動控制方法，其特征在于：

步驟三：計算機器人方向角與目標點位置角的差值α以及機器人到目標點的距離ρ，計算方程如公式(3)所示，

其中：(x,y)為機器人坐標，θ為機器人方向角，(x₂,y₂)為目標點坐標。