[發(fā)明專利]一種周期性姿態(tài)調(diào)整的機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010164437.4
• 申請(qǐng)日: 2020-03-11
• 公開（公告）號(hào): CN111251303B
• 公開（公告）日: 2021-05-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李東方;舒領(lǐng);危怡然;劉恒一;鄧宏彬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)
• 主分類號(hào): B25J9/16
• 分類號(hào): B25J9/16
• 代理公司: 北京正陽理工知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11639
• 代理人: 鄔曉楠

本發(fā)明涉及一種周期性姿態(tài)調(diào)整的機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制方法，屬于輪式機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域。本發(fā)明包括如下步驟：建立機(jī)器人的非完整運(yùn)動(dòng)學(xué)模型；進(jìn)行機(jī)器人位置坐標(biāo)、姿態(tài)角度的信息獲取；計(jì)算機(jī)器人方向角與目標(biāo)點(diǎn)位置角的差值以及機(jī)器人到目標(biāo)點(diǎn)的距離ρ；通過位置姿態(tài)檢測(cè)、速度檢測(cè)、電流檢測(cè)，結(jié)合預(yù)期值進(jìn)行閉環(huán)控制直至上述檢測(cè)信號(hào)滿足預(yù)期值；設(shè)置機(jī)器人位置檢測(cè)周期為T，在一個(gè)周期T內(nèi)機(jī)器人檢測(cè)自身的位置姿態(tài)信息，根據(jù)其與目標(biāo)點(diǎn)的關(guān)系，進(jìn)行相應(yīng)的姿態(tài)調(diào)整，直至完成機(jī)器人運(yùn)動(dòng)至目標(biāo)。本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種周期性姿態(tài)調(diào)整的機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制方法，能夠降低運(yùn)動(dòng)控制時(shí)間長和對(duì)處理器處理性能要求，進(jìn)而降低成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種周期性姿態(tài)調(diào)整的機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制方法，特別涉及一種周期性姿態(tài)調(diào)整的機(jī)器人到目標(biāo)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)控制方法，屬于輪式機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著信息技術(shù)在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中扮演越來越重要的角色，戰(zhàn)爭(zhēng)的形式以及方式正在發(fā)生著日新月異的變化。在軍事變革的浪潮中，傳統(tǒng)地機(jī)器固定不動(dòng)、不能自主布局、不能自愈的缺點(diǎn)將極大地削弱機(jī)器在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中的作用。發(fā)展能夠自主布局自愈的自主式網(wǎng)絡(luò)化機(jī)器人成為了必然趨勢(shì)。自主式網(wǎng)絡(luò)化機(jī)器人的執(zhí)行機(jī)構(gòu)是機(jī)器人。其自主布局和自愈的過程需要每個(gè)機(jī)器人準(zhǔn)確有效地完成相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)指令集。機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制是整個(gè)機(jī)器人能否發(fā)揮作戰(zhàn)效能的關(guān)鍵。

現(xiàn)有的輪式機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制方法，大都采用實(shí)時(shí)位置姿態(tài)調(diào)整，控制效果好，但對(duì)機(jī)器人處理器要求較高，成本較高，同時(shí)也增加了運(yùn)動(dòng)控制的時(shí)間。而自主式網(wǎng)絡(luò)化機(jī)器人對(duì)于成本和時(shí)效性的要求更高。現(xiàn)有的運(yùn)動(dòng)控制方法很難滿足。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有輪式機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制過程中存在的運(yùn)動(dòng)控制時(shí)間長、對(duì)處理器要求高的問題，提供一種周期性姿態(tài)調(diào)整的機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制方法，該方法能夠降低運(yùn)動(dòng)控制時(shí)間長和對(duì)處理器處理性能要求，進(jìn)而降低成本。

本發(fā)明的目的是通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種周期性姿態(tài)調(diào)整的機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制方法，包括如下步驟：

步驟一：對(duì)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)機(jī)理進(jìn)行分析，建立機(jī)器人的非完整運(yùn)動(dòng)學(xué)模型。

其中v₁為機(jī)器人左輪前進(jìn)速度，v₂為右輪前進(jìn)速度，l為兩輪之間的距離，(x,y)為機(jī)器人的位置坐標(biāo)，θ為機(jī)器人方向角。

步驟二：結(jié)合式(1)，運(yùn)用衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)的絕對(duì)定位方式、并配合機(jī)器人左、右輪轉(zhuǎn)動(dòng)的角度值累加的相對(duì)定位方式，即式(2)，進(jìn)行機(jī)器人位置坐標(biāo)(x,y)、方向角θ的信息獲取，所述機(jī)器人位置坐標(biāo)(x,y)、方向角θ的信息作為為步驟三中位置姿態(tài)檢測(cè)信號(hào)。

其中，所述機(jī)器人位置坐標(biāo)(x,y)的實(shí)時(shí)坐標(biāo)值為(x_n+1，y_n+1)，(x_n，y_n)為Δt時(shí)刻前機(jī)器人位置坐標(biāo)。機(jī)器人方向角θ的實(shí)時(shí)值為θ_n+1，θ_n為Δt時(shí)刻前機(jī)器人的方向角；L為機(jī)器人前進(jìn)距離，分別為左右驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)的角度值，d為機(jī)器人驅(qū)動(dòng)輪直徑。

所述的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)優(yōu)選北斗定位系統(tǒng)。

步驟三：根據(jù)步驟二所得參數(shù)計(jì)算機(jī)器人方向角與目標(biāo)點(diǎn)位置角的差值α以及機(jī)器人到目標(biāo)點(diǎn)的距離ρ。

其中(x,y)為機(jī)器人坐標(biāo)，θ為機(jī)器人方向角，(x₂,y₂)為目標(biāo)點(diǎn)坐標(biāo)。

步驟四：機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制為閉環(huán)控制系統(tǒng)，將步驟二和步驟三所得參數(shù)作為閉環(huán)控制系統(tǒng)的輸入，再通過位置姿態(tài)檢測(cè)、速度檢測(cè)和電流檢測(cè)，將上述檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行反饋。結(jié)合預(yù)期值進(jìn)行閉環(huán)控制直至上述檢測(cè)信號(hào)滿足預(yù)期值。