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有色过程噪声下的轮式机器人同步定位与地图构建 被引量：11
1
作者 弋英民 刘丁 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第6期1339-1343,共5页
由于机械制造工艺的原因,轮式机器人内部传感器获得的控制量在实际中为有色噪声,经典的同步定位与地图构建(SLAM)算法将不适用.提出一种有色过程噪声的机器人同步定位与地图构建算法.将机器人非线性过程模型线性化,用增广状态变量维数... 由于机械制造工艺的原因,轮式机器人内部传感器获得的控制量在实际中为有色噪声,经典的同步定位与地图构建(SLAM)算法将不适用.提出一种有色过程噪声的机器人同步定位与地图构建算法.将机器人非线性过程模型线性化,用增广状态变量维数的方法将有色过程噪声模型转化为高斯白噪声模型.算法按照预测、观测、数据关联、更新、地图构建递推进行同步定位与地图构建.仿真结果表明,在有色过程噪声条件下,与EKF-SLAM算法和Fast-SLAM算法相比,提出的算法的机器人定位精度更好. 展开更多
关键词 有色噪声 轮式机器人 同步定位与地图构建(SLAM) 估计精度
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一种轮足式爬楼梯机器人的倾翻稳定性研究 被引量：5
2
作者 刘娟秀 吴益飞 +1 位作者 郭健 陈庆伟 《南京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第6期643-649,共7页
为研究载人机器人的倾翻稳定性,针对一种新型轮足式爬楼梯机器人,提出了分析方法。考虑爬楼梯机器人具有人机交互的特殊性,将地形和人体坐姿对机器人的影响等效为干扰力和干扰力矩,结合力-角度量法和稳定锥方法计算机器人的动态稳定性... 为研究载人机器人的倾翻稳定性,针对一种新型轮足式爬楼梯机器人,提出了分析方法。考虑爬楼梯机器人具有人机交互的特殊性,将地形和人体坐姿对机器人的影响等效为干扰力和干扰力矩,结合力-角度量法和稳定锥方法计算机器人的动态稳定性指数。分析了机器人爬楼梯过程的动态稳定性并进行仿真,同时仿真比较了机器人的四种构型在440 N的干扰力和135 N·m干扰力矩作用下的抗倾翻性能。仿真结果表明了该轮足式爬楼梯机器人在运动过程中具有较好的稳定性。 展开更多
关键词 爬楼梯机器人 载人机器人 倾翻稳定性 轮足式机器人 地形 人体坐姿 干扰力 干扰力矩 力-角度量法 稳定锥方法
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三轮机器人直线行走问题分析 被引量：5
3
作者 宋正强 陈建桥 陈旭 《自动化应用》 2010年第12期48-50,共3页
分析能力风暴UII机器人直线行走的常用控制方法,并提出利用指南针和数字PID混合控制的方法完成机器人直线行走,实践表明,该策略要优于其它控制方法,能够解决三轮机器人直线行走问题。
关键词 三轮机器人 数字指南针 直线行走
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侧向推搡下的四轮移动机器人运动抗扰控制技术
4
作者 刘子源 谢雪丹 徐善智 《机械设计与研究》 CSCD 北大核心 2024年第3期41-45,共5页
四轮移动机器人在受到外力干扰的情况下可能会出现不稳定、偏离预定轨迹或失去平衡等问题。为了提高机器人的稳定性和抗干扰能力,在侧向推搡情况下提出了四轮移动机器人运控抗扰控制方法。通过动力学模型,设置受侧向推搡影响的机器人参... 四轮移动机器人在受到外力干扰的情况下可能会出现不稳定、偏离预定轨迹或失去平衡等问题。为了提高机器人的稳定性和抗干扰能力,在侧向推搡情况下提出了四轮移动机器人运控抗扰控制方法。通过动力学模型,设置受侧向推搡影响的机器人参数,分析机器人完成主动侧摆需要满足的条件,并对其主动侧摆时的步态展开设计以保持机身稳定性;实验结果表明,该方法的轨迹跟踪较为精准,对四轮移动机器人进行控制时,左右两轮的力矩变化幅度较小,抗扰控制效果较好。 展开更多
关键词 四轮机器人 侧向推搡 抗扰控制 动力学参数 稳定控制
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自平衡两轮机器人的参数自整定模糊控制 被引量：1
5
作者 马卓标 王志群 张思博 《自动化技术与应用》 2014年第10期9-13,共5页
为解决具有强耦合、非线性和不确定性等特点的自平衡两轮机器人的平衡控制问题,提出一种参数自整定模糊控制器。该控制器通过比较系统响应与给定的差别来对控制参数进行自整定,降低了控制器设计过程中对设计者经验的要求。该控制器采用... 为解决具有强耦合、非线性和不确定性等特点的自平衡两轮机器人的平衡控制问题,提出一种参数自整定模糊控制器。该控制器通过比较系统响应与给定的差别来对控制参数进行自整定,降低了控制器设计过程中对设计者经验的要求。该控制器采用零阶Takagi-Sugeno模型,易于在嵌入式系统中实现。搭建了自平衡两轮机器人硬件本体,建立了相应的数学模型,并给出仿真与实验结果,验证了该控制器的有效性。 展开更多
关键词 两轮机器人 自平衡控制 模糊控制 自整定 嵌入式系统
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农用轮式机器人运动控制系统设计与试验 被引量：11
6
作者 李格伦 崔天时 +2 位作者 刘春莉 王锐 王立峰 《农机化研究》 北大核心 2018年第2期192-196,共5页
针对农用轮式机器人控制系统的实时性和农田环境精确控制能力欠缺等问题,提出了以STM32作为系统控制核心,DSP作为电机驱动核心,基于数传电台和CAN总线的嵌入式控制系统。设计中,创新性地采用三级递阶控制方案对机器人进行模块化编程,并... 针对农用轮式机器人控制系统的实时性和农田环境精确控制能力欠缺等问题,提出了以STM32作为系统控制核心,DSP作为电机驱动核心,基于数传电台和CAN总线的嵌入式控制系统。设计中,创新性地采用三级递阶控制方案对机器人进行模块化编程,并采用机器人地面站软件平台对轮速进行实时监测。实际运行结果表明:该控制系统具有较高可靠性和稳定性,且系统扩展能力强。 展开更多
关键词 农用轮式机器人 三级递阶控制 CAN总线
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机器人行驶路径分层规划系统设计
7
作者 易春求 孔丽丽 +2 位作者 易春回 徐朋朋 张静妮 《机电工程技术》 2020年第9期110-112,167,共4页
对轮式机器人自主行驶路径规划系统进行分析,采用分层路径规划方法,搭建了由全局规划、局部规划、路径跟踪组成的三层路径规划架构。全局规划采用栅格法对已知地图进行分割,采用搜索效率高的A*算法搜索出最短无碰撞路径;局部规划是在行... 对轮式机器人自主行驶路径规划系统进行分析,采用分层路径规划方法,搭建了由全局规划、局部规划、路径跟踪组成的三层路径规划架构。全局规划采用栅格法对已知地图进行分割,采用搜索效率高的A*算法搜索出最短无碰撞路径;局部规划是在行驶过程中,当局部范围内有静态或动态障碍物出现时,进行局部路径的重新规划,结合机器人动力学、运动学等约束条件,将RRT算法用在局部路径规划中;路径跟踪位于控制层,控制机器人行驶速度和方向,使其无差跟踪规划好的期望速度和方向。通过仿真实验和实车测试,验证了该系统的有效性和工程实用性。 展开更多
关键词 轮式机器人 分层路径规划 全局规划 局部规划 路径跟踪
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全向轮机器人路径规划与导航系统设计 被引量：20
8
作者 李文学 饶运清 +1 位作者 戚得众 易王画 《机械设计与制造》 北大核心 2014年第12期18-22,共5页
全向轮机器人因不存在非完整性约束可向任意方向做直线运动而不需事先做旋转运动,可执行复杂的弧线运动。介绍了一种基于正交码盘与陀螺仪建立的全向轮底盘定位系统与基于Bezier曲线路径规划的机器人导航算法。以13年亚太机器人大赛国... 全向轮机器人因不存在非完整性约束可向任意方向做直线运动而不需事先做旋转运动,可执行复杂的弧线运动。介绍了一种基于正交码盘与陀螺仪建立的全向轮底盘定位系统与基于Bezier曲线路径规划的机器人导航算法。以13年亚太机器人大赛国内选拔赛参赛机器人为平台,通过研究三轮全向轮底盘的运动特性,以DSP+FPGA为控制核心,结合外部传感器实现了对机器人的运动控制,使其能够跟随基于Bezier曲线规划的路径运动。实验表明,该套控制系统具有良好的运动控制精度,并在比赛应用中满足了高速、精确的底盘运动控制要求。 展开更多
关键词 全向轮机器人 全场定位 Bezier曲线路径规划 速度规划 导航
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基于PWM伺服控制及LQR的两轮自平衡移动机器人 被引量：18
9
作者 阮晓钢 赵建伟 《控制工程》 CSCD 北大核心 2009年第3期363-366,共4页
研究两轮直立式自平衡机器人的系统结构及PWM直流伺服控制系统,加入伺服系统使得电机控制变得容易,机器人的控制也变得更加有效,并对其进行了仿真和机器实验。系统由运动装置、姿态监测传感器和控制器构成,左右车轮由2个带有光电编码器... 研究两轮直立式自平衡机器人的系统结构及PWM直流伺服控制系统,加入伺服系统使得电机控制变得容易,机器人的控制也变得更加有效,并对其进行了仿真和机器实验。系统由运动装置、姿态监测传感器和控制器构成,左右车轮由2个带有光电编码器反馈的高精度直流伺服电机分别驱动,采用晶体管脉冲宽度调制(PWM)直流伺服控制系统,姿态监测使用陀螺仪和倾角传感器。建立系统的数学模型,在M atlab环境下设计了状态反馈控制器(LQR),系统具有良好的鲁棒性和稳定性。通过实验验证了系统的稳定性。一种真正的仿人型机器人实现各种灵活的行走控制,表明了系统建模、引入伺服系统和控制器设计的合理性和有效性。 展开更多
关键词 PWM伺服控制 两轮直立式自平衡机器人 姿态检测 LQR控制
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基于SimMechanics的两轮机器人建模与仿真 被引量：14
10
作者 彭学锋 鲁兴举 吕鸣 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2010年第11期2643-2645,共3页
介绍了基于SimMechanics的两轮机器人机电控制系统建模与仿真研究的方法,建立了仿真模型并进行了运动控制仿真分析。利用MATLAB/Simulink强大的运算功能和SimMechanics提供的模块集,可以省略建立运动机构数学模型的推导过程,具有系统建... 介绍了基于SimMechanics的两轮机器人机电控制系统建模与仿真研究的方法,建立了仿真模型并进行了运动控制仿真分析。利用MATLAB/Simulink强大的运算功能和SimMechanics提供的模块集,可以省略建立运动机构数学模型的推导过程,具有系统建模直观和仿真功能强大的特点,为机电控制系统的建模仿真提供一个方便的工具。 展开更多
关键词 两轮机器人 模型 SIMMECHANICS 仿真
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四轮机器人路径跟踪控制器设计与仿真 被引量：13
11
作者 李一春 乔毅 《电子测量技术》 2019年第13期11-16,共6页
选择四轮差速转向机器人为控制对象,研究其路径跟踪问题。通过建立四轮机器人全局参考坐标系与局部参考坐标系,分析位姿误差并用其设计控制器。而PID控制器结构简单、稳定性好,故选择将其应用于差速移动机器人的运动控制,实现差速移动... 选择四轮差速转向机器人为控制对象,研究其路径跟踪问题。通过建立四轮机器人全局参考坐标系与局部参考坐标系,分析位姿误差并用其设计控制器。而PID控制器结构简单、稳定性好,故选择将其应用于差速移动机器人的运动控制,实现差速移动机器人对期望路径跟踪的控制。基于四轮移动机器人的差速转向运动学模型,选择合适的路径跟踪算法、结合PID控制理论,设计出差速转向四轮移动机器人路径跟踪的PID控制器,并在Matlab环境中进行仿真测试,验证控制方案的可行性并予以简要分析与总结。 展开更多
关键词 四轮机器人 差速转向 路径跟踪 PID控制器 跟踪效果
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独轮机器人的建模与自抗扰控制算法 被引量：12
12
作者 阮晓钢 王旭 陈志刚 《控制与决策》 EI CSCD 北大核心 2015年第12期2253-2258,共6页
独轮机器人前后平衡由一车轮保持并驱动其前后运动,侧向平衡则由一基于空气阻力的风轮保持,以此结构为被控对象建立该系统动力学模型.以一种非线性的控制方法—–自抗扰控制方法控制其平衡运动,在系统的纵向和侧向上分别设计一个自抗扰... 独轮机器人前后平衡由一车轮保持并驱动其前后运动,侧向平衡则由一基于空气阻力的风轮保持,以此结构为被控对象建立该系统动力学模型.以一种非线性的控制方法—–自抗扰控制方法控制其平衡运动,在系统的纵向和侧向上分别设计一个自抗扰控制器,系统的内扰和外扰被视为自抗扰控制器的总扰动.以PID控制方法作对比实验,仿真结果表明了自抗扰控制算法的强鲁棒性和有效性. 展开更多
关键词 独轮机器人 动力学模型 自抗扰控制 鲁棒性
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基于DDPG算法的双轮腿机器人运动控制研究 被引量：10
13
作者 陈恺丰 田博睿 +4 位作者 李和清 赵晨阳 陆祖兴 李新德 邓勇 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2023年第4期1144-1151,共8页
轮腿式机器人兼具轮式和足式机器人的机动性和灵活性,在多种场景中具有广泛的应用前景。针对双轮腿机器人在崎岖地形运动控制缺陷、高度依赖于精确动力学模型、无法自适应求解等问题,提出一种基于深度确定性策略梯度(deep deterministic... 轮腿式机器人兼具轮式和足式机器人的机动性和灵活性,在多种场景中具有广泛的应用前景。针对双轮腿机器人在崎岖地形运动控制缺陷、高度依赖于精确动力学模型、无法自适应求解等问题,提出一种基于深度确定性策略梯度(deep deterministic policy gradient,DDPG)算法的双轮腿机器人控制方法。首先,分析了双轮腿机器人模型及其模糊动力学模型;然后,使用DDPG算法生成双轮腿机器人在崎岖地面的运动控制策略;最后,为了验证控制器性能,分别进行了3组运动控制对比实验。仿真实验表明,在缺少地面状况先验知识的条件下,采用DDPG算法生成的运动控制策略实现了双轮腿式机器人在崎岖地面快速稳定运动的功能,其平均速度相比双轮机器人提高了约29.2%,姿态角偏移峰值相比双足机器人分别减小了约43.9%、66%、50%。 展开更多
关键词 运动控制 强化学习 轮腿机器人 深度确定性策略梯度算法
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可跳跃式两轮机器人的设计与动力学分析 被引量：7
14
作者 张小飞 张延恒 +2 位作者 孙汉旭 贾庆轩 肖寒 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2014年第3期355-361,共7页
为提高跳跃机器人运动的灵活性和实用性,通过将跳跃运动与轮式运动相结合,设计了一种新型的可跳跃式两轮机器人.跳跃运动由三杆弹簧跳跃机构实现,在大大减小机构尺寸的同时提高了能量利用率.详细介绍了机器人各机构的组成及工作原理,在... 为提高跳跃机器人运动的灵活性和实用性,通过将跳跃运动与轮式运动相结合,设计了一种新型的可跳跃式两轮机器人.跳跃运动由三杆弹簧跳跃机构实现,在大大减小机构尺寸的同时提高了能量利用率.详细介绍了机器人各机构的组成及工作原理,在此基础上,对机器人跳跃过程进行了动力学建模,分析了影响机器人跳跃能力的因素.为验证机械设计的有效性,利用ADAMS进行了机器人轮式移动与跳跃越障过程的仿真.搭建机器人控制系统并制作可跳跃式两轮机器人原理样机,最终跳跃实验结果证明了机器人设计的合理性以及理论分析的正确性.该跳跃机器人的能量利用效率接近70%,跳跃高度超过自身尺寸. 展开更多
关键词 跳跃机器人 两轮机器人 机构设计 动力学分析
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轮腿式火星探测机器人的多目标协同控制 被引量：8
15
作者 孙筵龙 何俊 邢琰 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第1期320-332,共13页
火星探测任务要求机器人具有对未知的不规则地形的自适应能力和动态稳定性。针对轮腿式火星探测机器人,提出了基于运动学反解模型、车体姿态和轮壤接触力的多目标协同控制策略。通过车体姿态调整运动学建模、一阶低通滤波及腿部阻抗控... 火星探测任务要求机器人具有对未知的不规则地形的自适应能力和动态稳定性。针对轮腿式火星探测机器人,提出了基于运动学反解模型、车体姿态和轮壤接触力的多目标协同控制策略。通过车体姿态调整运动学建模、一阶低通滤波及腿部阻抗控制算法和基于腿部运动危险系数的重心高度调整算法,实现了车体姿态的跟踪控制、轮壤恒力接触控制和重心最优高度控制,提升了轮腿机器人在非结构地形中的自适应能力、运动稳定性及腿部运动空间的安全性。在MATLAB和UG中建立联合仿真模型,验证了控制策略的有效性。 展开更多
关键词 轮腿式机器人 协同控制 运动学 ZMP方法 联合仿真
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基于机器视觉的智能物流搬运机器人的设计与研究 被引量：3
16
作者 张兴华 《南方农机》 2024年第5期144-147,171,共5页
第七届全国大学生工程训练综合能力竞赛智能+赛道基于机器视觉的智能物流搬运机器人,对OpenMV4视觉模块进行研究,应用该模块进行二维码、不同颜色物料等多种目标的识别,信息经过模块上STM32F427微控制器的处理,与Arduino Mega 2560板通... 第七届全国大学生工程训练综合能力竞赛智能+赛道基于机器视觉的智能物流搬运机器人,对OpenMV4视觉模块进行研究,应用该模块进行二维码、不同颜色物料等多种目标的识别,信息经过模块上STM32F427微控制器的处理,与Arduino Mega 2560板通信,机器人识别场地上的三个区域,用PID算法驱动麦克纳姆轮机器人的四个直流电机旋转并且定位机器人,通过PCA9685模块的I2C通信协议,发送PWM脉冲信号给机械臂上的四个关节舵机,使智能物流搬运机器人对场地上的物料进行自动搬运。实验证明其可以较为精确地完成各项搬运任务。 展开更多
关键词 工程训练 机器视觉 智能物流搬运 麦克纳姆轮机器人
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基于惯性飞轮的独轮自平衡机器人侧向动力学分析 被引量：7
17
作者 朱晓庆 阮晓钢 魏若岩 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第3期395-400,477,共6页
独轮机器人是一类重要的科学研究型机器人,基于旋转的惯性飞轮的独轮机器人可以实现独轮机器人的侧向平衡。本文单独推导了其侧向动力学方程,分析得出惯性飞轮对独轮机器人侧平衡的动力学影响,通过设计PD控制器和LQR控制器实现了对独轮... 独轮机器人是一类重要的科学研究型机器人,基于旋转的惯性飞轮的独轮机器人可以实现独轮机器人的侧向平衡。本文单独推导了其侧向动力学方程,分析得出惯性飞轮对独轮机器人侧平衡的动力学影响,通过设计PD控制器和LQR控制器实现了对独轮机器人的侧向平衡控制,并进行了对比。仿真和物理实验均证实了:独轮机器人的滚转角变化量与飞轮的角加速度成正比;旋转飞轮产生的平衡力矩与飞轮的转动加速度方向相反;独轮机器人的滚转角变化量与飞轮的转动惯量正相关。 展开更多
关键词 独轮机器人 拉格朗日方程 侧向动力学方程 PD控制器 LQR
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球—轮复合可变形机器人的结构设计与分析 被引量：5
18
作者 侯康 孙汉旭 贾庆轩 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第15期25-31,共7页
设计一种将球形机器人与轮式机器人运动特点相结合的可变形移动机器人。该移动机器人可以适应多种复杂的地形环境,自身几何形状发生变化以实现球形和轮式机器人互换。球—轮复合型移动机器人的机构系统由可变形球壳、球体推进装置和轮... 设计一种将球形机器人与轮式机器人运动特点相结合的可变形移动机器人。该移动机器人可以适应多种复杂的地形环境,自身几何形状发生变化以实现球形和轮式机器人互换。球—轮复合型移动机器人的机构系统由可变形球壳、球体推进装置和轮式驱动装置组成。通过对可变形球壳的拉伸和收缩实现球形和轮式机器人之间的角色交换。运用理论推导和参数优化等方法对球—轮复合型移动机器人中的变形球壳、车轮、和驱动重摆的结构尺寸进行分析,并通过仿真试验验证了机构尺寸参数选择的合理性,为该复合型移动机器人的机构设计提供了理论依据。最后通过实物试验验证,证实了该移动机器人实现的可行性。 展开更多
关键词 移动机器人 球—轮复合可变形机器人 机构分析 结构设计
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麦克纳姆轮农业机器人路径跟踪——基于改进野马算法
19
作者 穆占海 艾尔肯·亥木都拉 郑威强 《农机化研究》 北大核心 2025年第2期1-8,18,共9页
针对麦克纳姆轮农业机器人在智能大棚中的路径跟踪问题,建立了运动学模型和动力学模型,设计了一种新型的双环比例微分-分数阶比例积分导数(Proportional Derivative-Fractional Order Proportional-Integral Derivative,PD-FOPID)控制... 针对麦克纳姆轮农业机器人在智能大棚中的路径跟踪问题,建立了运动学模型和动力学模型,设计了一种新型的双环比例微分-分数阶比例积分导数(Proportional Derivative-Fractional Order Proportional-Integral Derivative,PD-FOPID)控制器对全局路径进行动态跟踪控制。对于控制器参数多且整定困难的问题,首先采用帐篷映射初始化种群策略、精英主义记忆策略、动态余弦权重策略和柯西—高斯变异策略对原始野马算法进行改进,然后利用略改进野马算法(Improved Wild Horse Optimizer,IWHO)对控制器最优增益参数优化。实验结果表明:所开发的算法在探索和开发阶段方面性能优异,且PD-FOPID控制器在整定工作中表现突出。路径跟踪仿真证明,设计的双环PD-FOPID控制器比FOPID控制器更具显著的优势,能够避免动态误差累积,快速响应调整到规划路径,在提高农业大棚机器人路径跟踪控制质量方面具有巨大的潜力。 展开更多
关键词 麦克纳姆轮农业机器人 路径跟踪 运动学模型 动力学模型 新型双环控制器 改进野马算法
融合改进Dijkstra算法和MPC的单舵轮机器人路径规划 被引量：1
20
作者 郭建 曾志豪 +3 位作者 黄熙航 谢瑞伦 杨朋 王家淳 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2024年第6期18-23,共6页
为提高单舵轮机器人在路径规划性能和路径跟踪精度,提出一种融合改进Dijkstra算法和MPC的路径规划算法。首先,对比Dijkstra算法和A^(*)算法两种方法获得的路径规划轨迹长度;随后,改进Dijkstra算法,替换与障碍物碰撞的子路径段,并对路径... 为提高单舵轮机器人在路径规划性能和路径跟踪精度,提出一种融合改进Dijkstra算法和MPC的路径规划算法。首先,对比Dijkstra算法和A^(*)算法两种方法获得的路径规划轨迹长度;随后,改进Dijkstra算法,替换与障碍物碰撞的子路径段,并对路径进行平滑优化处理;再者,建立单舵轮机器人数学模型,基于优化后的MPC算法,分别以直线和圆弧路径跟踪进行仿真。仿真实验结果表明,跟踪直线速度从1.19 m/s平稳到达1.91 m/s,角加速度为1 rad/s^(2),跟踪圆弧速度从1.19 m/s增加至2 m/s,角速度平稳变化;最后,通过样机实验结果表明,MPC算法能够使得单舵轮移动机器人运动高度贴合改进的Dijkstra算法路径规划的轨迹,且行驶平稳。 展开更多
关键词 单舵轮机器人 DIJKSTRA算法 模型预测控制轨迹跟踪
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引证文献
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