移动机器人运动轨迹控制算法研究

0 引言

近些年来随着工业制造的不断升级移动机器人开始成为工业制造领域不可缺少的设备，以取代传统工业制造中繁重的人工劳动。如何对移动机器人运动进行控制是当前遇到的难点，也是技术瓶颈。特别对于轮式机器人来讲，在传统手臂机器人的基础上融入了动态决策、路径规划、环境感知等更多智能化技术，大大增加了技术解决的难度。针对移动机器人的运动特点，设计相应的控制算法是解决问题的关键。

移动机器人是典型的非线性系统具有可控性，不存在光滑时不变的状态反馈控制率，因此在研究中通常只需要考虑位置、加速度、位置变量等对时间的高阶微分从而可实现运动轨迹的控制。如林旭梅（2014年）提出一种改进的粒子群算法对控制器参数进行优化控制从而提高轨迹跟踪进度；任国华（2014年）提出一种基于卡尔曼滤波和Lyapunov直接法的全局目标跟踪轨迹控制方法，并通过仿真验证具有很强的稳定性。该文则根据轮式移动机器人的结构特点在经典的PID控制基础上提出一种反馈修正方法并根据两轮运动中的差速进行补偿和控制，并对具体实现进行了分析。

1 轮式机器人运动学模型构建

该文设计的移动机器人为两轮式机器人其中左右两轮分别由2个独立的电机进行控制。具体结构如图1所示。LR分别表示左右两轮！表示两轮之间的宽度;C表示机器人重心; LG 表示机器人参考点 F 到重心 C 的距离，θ 为航向角。

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