[發明專利]基于IAVOA的主從太空采礦機器人自適應控制系統

在審

• 申請號: 202310168005.4
• 申請日: 2023-02-27
• 公開（公告）號: CN116520688A
• 公開（公告）日: 2023-08-01
• 發明（設計）人: 劉新華;王百一;華德正;劉霄陽;胡夢雅;格熱戈爾茨·羅爾奇克
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 徐州先卓知識產權代理事務所(普通合伙) 32555
• 代理人: 于浩

1.一種基于IAVOA的主從太空采礦機器人自適應控制系統，其特征在于：

所述主從太空采礦機器人自適應控制系統包括：

以六輪太空采礦機器人為研究對象建立的太空采礦機器人的運動學模型；

所述六輪太空采礦機器人包括差動機構(6)、懸架組件以及太空采礦機器人車輪(1)；

其中，所述懸架組件分別連接在差動機構(6)的兩端，所述懸架組件包括主懸架(2)以及與主懸架(2)相連接的副懸架(3)，所述主懸架(2)與副懸架(3)上均通過轉向電機(5)轉動連接有太空采礦機器人車輪(1)，每個所述太空采礦機器人車輪(1)均連接有驅動電機(4)；

所述主從太空采礦機器人自適應控制系統的控制方法包括：

步驟一、以六輪太空采礦機器人為研究對象，假設太空采礦機器人整體材料均勻、質心位于車體幾何中心，建立太空采礦機器人的運動學模型；

步驟二、在進行太空采礦機器人運動控制過程中，為描述其軌跡跟蹤過程，引入主從太空采礦機器人的軌跡追隨模型，并引入一個與主太空采礦機器人保持恒定距離且運動方向始終一致的虛擬機器人；

步驟三、簡化主從太空采礦機器人控制模型，采用坐標變換的方法，建立以從太空采礦機器人為主體的坐標系；

步驟四、完成太空采礦機器人的運動學建模，并以此建立太空采礦機器人的運動控制器，同時采用IAVOA優化算法對太空采礦機器人的控制系統進行自適應優化；

步驟五、針對禿鷲種群的隨機初始化，引入Henon混沌映射種群初始化和精英種群策略，完成非洲禿鷲算法的改進，并借此完成主從太空采礦機器人自適應控制系統參數的優化選取。

2.根據權利要求1所述的主從太空采礦機器人自適應控制系統，其特征在于：所述步驟一中，所建立太空采礦機器人的運動學模型如下：

其中，v(t)為太空采礦機器人的線速度，w(t)為太空采礦機器人的角速度，l為太空采礦機器人前輪軸與車體質心之間的垂直距離；

太空采礦機器人在運動過程中，其線速度v(t)、角速度w(t)與左右驅動輪速度之間的關系如下：

其中，S為太空采礦機器人進行旋轉運動時的旋轉半徑，v_l(t)和v_r(t)太空采礦機器人左右輪的線速度，H表示左右輪中心之間的距離。

3.根據權利要求1所述的主從太空采礦機器人自適應控制系統，其特征在于：所述步驟二中，分別用G₁、G₂、G₃代表從機器人、虛擬機器人、主機器人的質心坐標，v_a(t)和w_a(t)分別代表從太空采礦機器人的線速度和角速度，v_b(t)和w_b(t)分別代表虛擬太空采礦機器人的線速度和角速度，v_c(t)和w_c(t)分別代表主太空采礦機器人的線速度和角速度；

以主太空采礦機器人為參考，可知虛擬太空采礦機器人的位姿信息如下：

對上式進行求導，可得虛擬太空采礦機器人的運動學模型為：

根據虛擬機器人和主機器人的位置關系，建立追隨誤差模型如下：

其中，e_x(t)和e_y(t)表示虛擬機器人與從機器人之間的位置偏差，e_θ(t)表示虛擬機器人與從機器人之間的角度偏差；

進而可得：

對上式兩邊求導可得：