【摘 要】
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拖挂式移动机器人的重要作用之一为运输装载货物。在移动机器人的车体后拖挂上一些拖车,使移动机器人在本来只能靠一节车体来运载物品的基础上,变为多节车体。移动机器人的价
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拖挂式移动机器人的重要作用之一为运输装载货物。在移动机器人的车体后拖挂上一些拖车,使移动机器人在本来只能靠一节车体来运载物品的基础上,变为多节车体。移动机器人的价格成本非常高,加上多个车体来运送货物的成本显然比一个单体移动机器人的成本小很多。带两节拖车的拖挂式移动机器人系统是典型的非完整、欠驱动的机器人系统。与单车体、一节拖车的移动机器人进行比较,带两节拖车的拖挂式移动机器人的运动学和运动控制等方面的研究十分复杂。其中反向路径跟踪问题更是一个有挑战的难点。本文针对带两节拖车的拖挂式移动机器人的反向路径跟踪控制问题,完成了以下几个方面的主要工作:第一,研究带两节货车的拖挂式移动式机器人的运动学特征,根据特征对此系统列出了运动学模型方程,并对其运动学模型在SIMULINK环境下进行了仿真实验,证明了此方程的准确性。这些模型方程是下文进行路径跟踪控制仿真实验的理论基础。第二,本文所研究的移动机器人系统总共有三节车体,三个车体之间的角度差存在一定的限制,移动机器人的转向最大角度同样受到一定限制。根据这些角度限制,首先为带两节拖车的移动机器人的反向路径跟踪控制设计一个模糊-视野导航法路径跟踪控制器,然后在SIMULINK下利用这个控制器进行路径跟踪仿真,仿真具有良好的效果。第三,利用李雅普诺夫直接法,计算出此机器人系统的反向跟踪控制的参数,并在此参数与视野导航法结合的基础上,对机器人控制模型进行了反向路径跟踪仿真,仿真结果十分理想。第四,在前文仿真的基础上,使用POWERBOT机器人挂载两节拖车进行了反向路径跟踪实验,验证了本文所设计的反向路径跟踪控制器的准确性。实验结果良好,满足系统预期效果。
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