轮式移动机器人运动控制系统研究与设计

不确定非完整轮式移动机器人的运动控制研究非完整轮式移动机器人（wheeled mobile robot,WMR）是典型的多输入多输出耦合欠驱动非线性系统, 其运动控制问题极具挑战性。

轮式移动机器人大多工作在复杂未知环境之下, 容易受到多种不确定性和扰动的综合影响, 因此, 解决复杂不确定下非完整轮式移动机器人的运动控制问题意义深刻且现实需求迫切。

本文研究了轮式机器人包含定位不确定性、参数和非参数不确定性、侧滑和打滑干扰等情形下的运动控制策略, 探讨了非完整单链系统的有限时间控制以及力矩受限下轮式移动机器人的动力学控制。

主要的研究成果包括: （1）研究了定位不确定的轮式移动机器人路径跟随问题, 提出一种基于改进遗传算法优化自适应扩展卡尔曼滤波的全局一致渐进稳定控制器。

（2）提出了一类n维不确定非完整单链系统的鲁棒有限时间镇定控制律。

通过不连续变换将原系统分解为1阶和n-1阶两个解耦的独立子系统, 对1阶子系统采用分段控制策略解决不连续变换引起n-1阶子系统奇异问题, 保证控制律的全局性, 对n-1阶子系统采用反演（backstepping）设计方法, 降低设计复杂度, 设计过程基于有限时间Lyapunov理论, 保证系统的有限时间稳定。

（3）研究了本体动力学模型包含参数和非参数不确定性的轮式移动机器人轨迹跟踪问题, 提出基于自适应反演滑模控制的全局渐进稳定饱和控制方案。

通过运动学输入-输出非线性反馈和动力学输入变换, 建立包含系统总体不确定性项的线性模型, 采用一种动态调整机制实现控制输入饱和约束, 基于幂次趋近律提高了滑模控制的平滑性和快速性, 自适应估计总体不确定性的上界有效削弱了滑模控制的抖振现象。

（4）提出了执行器动力学模型包含参数和非参数不确定性的轮式移动机器人轨迹跟踪与镇定统一控制方法。

通过backstepping分别设计系统的运动学、本体动力学和执行器动力学控制器, 运动学控制器引入了时变控制量, 使跟踪误差模型用于镇定控制时不存在奇异, 本体和执行器动力学控制器分别采用带鲁棒项的强化学习自适应模糊控制补偿系统的复杂不确定性, 采用非线性跟踪-微分器避免了backstepping过程的“计算膨胀”, 闭环系统为最终一致有界收敛。

自主轮式移动操作机器人的系统设计与分析的开题报告一、研究背景和意义自主移动机器人作为一种能够自主运动的智能机器，已经在生产、服务、军事等领域得到了广泛的应用。

而自主轮式移动操作机器人更是在工业生产中扮演着重要的角色，能够完成多种复杂任务，如搬运、装配、加工等。

因此，自主轮式移动操作机器人的设计和研究是具有重要意义的。

本课题将研究自主轮式移动操作机器人的系统设计与分析，主要包括机器人的硬件设计和控制系统设计。

通过本课题的研究，可以实现自主轮式移动操作机器人在工业生产中的高效运用，提升生产效率和产品质量，降低了成本。

二、研究内容和方法本课题主要研究自主轮式移动操作机器人的系统设计和分析，研究内容包括：1.机器人的机械结构设计：涉及机器人的底盘、悬挂、轮子、驱动装置等部件的设计和组装。

通过借鉴现有的设计，结合实际需要，优化机器人的机械结构，以满足自主移动操作机器人的要求。

2.机器人的控制系统设计：需要研究机器人的控制系统组成、控制策略、程序设计等方面，实现机器人的自主运动和操作。

3.算法和模型：机器人的自主运动和操作需要依赖于一系列的算法和模型，本课题将研究机器人路径规划、决策算法、视觉检测算法等方面，提高机器人在不同环境中的适应性。

研究方法主要包括实验室实践、模拟仿真、数据采集和分析等，还将结合相关文献和专家意见进行分析和讨论。

三、预期成果通过本课题的研究，预计可以达到以下成果：1.实现自主轮式移动操作机器人的硬件设计；2.设计并实现机器人的控制系统；3.研究机器人的算法和模型，以提高机器人在不同环境中的适应性和智能化水平；4.系统分析和性能测试，验证系统在实际操作中的效果和可行性；5.实现自主轮式移动操作机器人在工业生产中的高效运用。

四、研究进度和计划本研究计划分为以下几个阶段：1.文献调研和技术分析：对相关的技术资料和文献进行调研和分析，研究现有的机器人设计和研究现状。

2.机器人的硬件设计：涉及机器人的底盘、悬挂、轮子、驱动装置等部件的设计和组装，包括机械结构的设计、3D打印、装配、调试等过程。

轮式移动机器人电机驱动系统的研究与开发韩军;常瑞丽【摘要】以嵌入式运动控制体系为基础,以移动机器人为研究对象,结合三轮结构轮式移动机器人,对二轮差速驱动转向自主移动机器人运动学和动力学空间模型进行了分析和计算,研究和设计了自主移动机器人电机驱动系统,开发了一套二轮差速驱动转向移动机器人电机驱动系统,完成了系统各部件的整体装配和调试.试验结果表明,该设计方案可行、系统运行稳定可靠、成本低廉、所用元件易于购置,具有较好的实用的价值和应用前景.%Taking embedded control system as the foundation and mobile robot as the research ob-ject,the kinematics and dynamics space models of the autonomous mobile robot which is swerved by differ-ential driving for 2 driving wheels are analyzed and calculated, combining the wheeled mobile robot with three wheels.Then the motor driving system of mobile robot is researched and designed and a motor driving system for autonomous mobile robot which is swerved by the differential driving for the 2 driving wlveels is developed.Afterwards the whole assembly of all components and system debugging are accomplished.The results of experiments show that the design scheme is viable, and the system is stable and reliable at work with its lower cost and easy for component purchase, which is valuable in practice and in application.【期刊名称】《机械设计与制造》【年(卷),期】2011(000)009【总页数】3页(P115-117)【关键词】轮式移动机器人;电机驱动;动力学【作者】韩军;常瑞丽【作者单位】内蒙古科技大学机械工程学院,包头014010;内蒙古科技大学信息工程学院,包头014010【正文语种】中文【中图分类】TH16;TP2421 引言轮式机器人作为移动机器的一个代表，在很多领域得到了广泛地应用。

轮式移动机器人的运动控制算法研究一、引言随着科技的不断发展，移动机器人在工业、医疗、农业等领域的应用越来越广泛。

轮式移动机器人作为一种常见的移动机器人形式，其运动控制算法的研究对于机器人的稳定性和灵活性至关重要。

本文将分析和探讨轮式移动机器人的运动控制算法，旨在提高机器人的运动精度和效率。

二、轮式移动机器人的构成及运动模型轮式移动机器人通常由车身和多个轮子组成。

其中，车身是机器人的主要构成部分，承载着各种传感器和控制器。

轮子是机器人的运动装置，通过轮子的不同运动方式实现机器人的运动。

轮式移动机器人的运动可以通过综合考虑轮子之间的相对运动得到。

通常，可以使用正运动学和逆运动学模型来描述轮式移动机器人的运动。

正运动学模型是通过已知车体姿态和轮子转速来计算机器人的位姿。

逆运动学模型则是通过给定车体姿态和期望位姿来计算轮子转速。

根据机器人的结构和机械特性，可以选择不同的运动控制算法来实现轮式移动机器人的运动控制。

三、经典的轮式移动机器人运动控制算法1. 基于编码器的闭环控制算法基于编码器的闭环控制算法是一种常见的轮式移动机器人运动控制算法。

它通过测量轮子的转速，并结合期望速度，计算控制指令，控制轮子的转动。

该算法可以提高机器人的速度控制精度和跟踪性能。

2. PID控制算法PID控制算法是一种经典的控制算法，常用于轮式移动机器人的运动控制中。

它根据偏差信号的大小和变化率来调整控制指令，使机器人在运动过程中保持稳定。

PID控制算法具有简单、易理解和易实现等优点，但在一些复杂情况下可能需要进一步优化。

3. 最优控制算法最优控制算法是指在给定一组约束条件下，使机器人的目标函数最优化的控制算法。

在轮式移动机器人的运动控制中，最优控制算法可以通过解决优化问题，提高机器人的运动效率和能耗。

最优控制算法可以结合局部规划和全局规划来实现机器人的路径规划和运动控制。

四、轮式移动机器人运动控制算法的发展趋势随着机器人技术的不断发展和应用需求的不断提高，轮式移动机器人运动控制算法也在不断演进和改进。

轮式移动机器人运动控制系统研究与设计的开题报告一、选题背景随着现代科技的不断发展，机器人技术的应用日益广泛，尤其是在工业自动化领域。

现代工厂中很多重复性劳动已经被机器人所取代，这不仅提高了生产效率和产品质量，也减轻了人力成本和劳动强度。

其中轮式移动机器人在物流和仓储领域有广泛应用，能以更快的速度和更高的精度完成货物搬运和种类分拣等任务，大大提升了物流效率。

机器人在实际应用中需要运动控制系统的支持，而轮式移动机器人的运动控制系统是整个机器人系统中至关重要的一部分，它直接关系到机器人的移动速度、精度以及灵活性等。

因此，本课题旨在针对轮式移动机器人运动控制系统进行详细的研究和设计，探索更为高效、稳定的控制策略。

二、选题意义及目标本课题旨在研究和设计一种高效、稳定的轮式移动机器人运动控制系统，通过建立运动模型、分析控制策略、设计控制算法等方面的研究工作，达到以下目标：1. 实现轮式移动机器人的运动控制系统，包括传感器采集、运动控制、路径规划等。

2. 基于机器人运动模型，探索一种高效、精准的控制策略。

3. 根据控制策略，设计控制算法，并使用实验方法验证算法的有效性和鲁棒性。

4. 实现算法在轮式移动机器人控制系统中的应用，提升机器人的控制性能和稳定性。

三、研究内容和计划1. 研究轮式移动机器人的运动学和动力学原理，建立数学模型。

2. 研究机器人传感器的类型和工作原理，选择合适的传感器并编写相应的驱动程序。

3. 建立机器人控制系统的运动模型，包括路径规划、局部化等。

4. 基于机器人运动模型，研究控制策略，优化机器人运动性能。

5. 设计并实现控制算法，对算法进行验证实验。

6. 将控制算法应用到轮式移动机器人控制系统中，测试系统的性能和稳定性。

7. 撰写毕业论文并进行答辩。

四、研究方法和技术路线本课题的研究方法主要包括：文献研究法、建模法、仿真实验法和实物实验法等。

具体的技术路线如下：1. 通过文献研究法了解轮式移动机器人的基本原理、运动学、动力学等知识，并进行数据收集和分析。

WMR具有结构简单、控制方便、运动灵活、维护容易等优点，但也存在一些局限性，如对环境的适应性、运动稳定性、导航精度等方面的问题。

轮式移动机器人的定义与特点特点定义军事应用用于生产线上的物料运输、仓库管理等，也可用于执行一些危险或者高强度任务，如核辐射环境下的作业。

工业应用医疗应用第一代WMR第二代WMR第三代WMRLagrange方程控制理论牛顿-Euler方程动力学建模的基本原理车轮模型机器人模型控制系统模型030201轮式移动机器人的动力学模型仿真环境模型验证性能评估动力学模型的仿真与分析开环控制开环控制是指没有反馈环节的控制，通过输入控制信号直接驱动机器人运动。

反馈控制理论反馈控制理论是运动控制的基本原理，通过比较期望输出与实际输出之间的误差，调整控制输入以减小误差。

闭环控制闭环控制是指具有反馈环节的控制，通过比较实际输出与期望输出的误差，调整控制输入以减小误差。

运动控制的基本原理PID控制算法模糊控制算法神经网络控制算法轮式移动机器人的运动控制算法1 2 3硬件实现软件实现优化算法运动控制的实现与优化路径规划的基本原理路径规划的基本概念路径规划的分类路径规划的基本步骤轮式移动机器人的路径规划方法基于规则的路径规划方法基于规则的路径规划方法是一种常见的路径规划方法，它根据预先设定的规则来寻找路径。

其中比较常用的有A*算法和Dijkstra算法等。

这些算法都具有较高的效率和可靠性，但是需要预先设定规则，对于复杂的环境适应性较差。

基于学习的路径规划方法基于学习的路径规划方法是一种通过学习来寻找最优路径的方法。

它通过对大量的数据进行学习，从中提取出有用的特征，并利用这些特征来寻找最优的路径。

其中比较常用的有强化学习、深度学习等。

这些算法具有较高的自适应性，但是对于大规模的环境和复杂的环境适应性较差。

基于决策树的路径规划方法基于强化学习的路径规划方法决策算法在轮式移动机器人中的应用03姿态与平衡控制01传感器融合技术02障碍物识别与避障地图构建与定位通过SLAM（同时定位与地图构建）技术构建环境地图，实现精准定位。

机器人底盘的设计与运动控制研究机器人底盘是机器人的基础结构，通过它来实现机器人的运动控制。

底盘的设计和运动控制的研究对于机器人的性能和应用具有至关重要的影响，是机器人技术发展的重要方向。

一、机器人底盘的设计机器人底盘的设计需要考虑到机器人的使用场景、载荷和运动灵活性等多个因素。

现代机器人底盘通常采用轮式或者链式驱动方式，其中轮式驱动方式常见于移动机器人，链式驱动方式常见于工业机器人。

1.轮式驱动方式轮式驱动方式适用于机器人需要在平滑地面上移动的场景，比如家用自动驾驶车辆、巡逻机器人等。

轮式系统分为单驱动轮和多驱动轮两种，常见的单驱动轮为双轮驱动和四轮驱动系统。

轮式底盘还可以增加万向轮来实现更加灵活的运动控制。

2.链式驱动方式链式驱动方式适用于需要在复杂环境下操作的机器人，如工业机器人、建筑机器人等。

链式底盘由链条和导轨组成，可以通过链条驱动来实现运动控制，比较适合于需要承载大负荷和在不平坦地面上运动的机器人。

链式底盘比较复杂，需要运动控制算法的支持。

二、机器人运动控制的研究机器人底盘的运动控制是机器人技术的核心。

机器人运动控制需要实现机器人在三维空间内的精确定位、路径规划、运动控制和姿态稳定等多个方面的要求。

我们可以通过传感器获取机器人的位置信息和姿态信息，然后通过控制算法实现机器人运动控制。

1.机器人定位技术机器人运动控制的第一步是精确定位。

机器人定位技术分为基于GPS的定位、视觉定位和激光定位等多个方面。

机器人在定位的时候需要考虑到误差、漂移和数据传输延迟等问题，这将涉及到机器人运行效率和稳定性的影响。

2.机器人路径规划技术机器人路径规划技术是指通过算法实现机器人在运动中的最优路径规划，以达到最快完成任务或者节省能源的目的。

机器人路径规划技术涉及到运动控制算法、传感器技术和运动学等多个方面的知识。

3.机器人运动控制技术机器人运动控制技术是指控制机器人的运动，使机器人完成指定任务。

机器人在运动过程中需要考虑到能量消耗、姿态控制、运动速度和加速度等问题。

六腿轮式移动机器人设计与控制研究随着科技的不断发展，移动机器人在日常生活中的应用越来越广泛。

而六腿轮式移动机器人作为一种具备较好稳定性和适应性的机器人，受到了研究者们的广泛关注。

本文旨在研究六腿轮式移动机器人的设计和控制方法，以提高其运动性能和应用效果。

首先，我们需要考虑六腿轮式移动机器人的机械结构设计。

六腿轮式移动机器人的机械结构通常由六条腿和六个轮子组成，每条腿上安装有一个轮子。

这种设计能够使机器人在不同地形上具备较好的适应性和稳定性。

同时，我们需要考虑机器人的重心位置和质量分布，以保证机器人的稳定性和平衡性。

其次，我们需要研究六腿轮式移动机器人的运动控制方法。

在设计控制算法时，我们需要考虑机器人的姿态控制和运动控制。

姿态控制主要用于保持机器人的平衡，可以通过传感器获取机器人的姿态信息，并通过控制算法调节机器人的关节角度，以保持机器人的稳定性。

运动控制则是控制机器人的运动方向和速度，可以通过控制各个关节的运动来实现机器人的导航和路径规划。

在控制算法的设计中，我们可以采用传统的PID控制算法，也可以结合模糊控制、神经网络等先进的控制方法。

此外，我们还可以利用机器学习算法，通过对机器人的运动数据进行训练，提高机器人的自主导航和决策能力。

最后，我们需要对设计的六腿轮式移动机器人进行实验验证。

通过在不同地形和环境中进行测试，可以评估机器人的运动性能和稳定性。

同时，还可以对机器人的控制算法进行优化和改进，以提高机器人的运动控制精度和鲁棒性。

总之，六腿轮式移动机器人的设计与控制研究是一个复杂而有挑战性的课题。

通过合理的机械结构设计和优化的控制算法，可以提高机器人的运动性能和应用效果。

未来，我们可以进一步探索机器人的自主导航和决策能力，以满足更广泛的应用需求。

轮式移动机器人运动控制的研究的开题报告一、选题背景随着智能制造和物流的快速发展，轮式移动机器人的应用越来越广泛。

在自动化工厂、仓库、医院、学校等场所，轮式移动机器人能够为人们带来极大的便利，提高工作效率和安全性。

而轮式移动机器人的运动控制技术是其实现自主导航、避障、路径规划等功能的核心技术。

目前，常见的轮式移动机器人运动控制方式包括PID控制、模糊控制、神经网络控制等多种方法。

然而，不同的控制方法适用于不同的场合和不同的任务，如何选取合适的控制策略是一个值得研究的问题。

二、选题意义本项目旨在通过对轮式移动机器人运动控制方法的分析与比较，寻找最优控制策略，提高轮式移动机器人的导航精度和运动效率。

同时，研究成果还有助于促进智能制造和物流等领域的发展，推进相关产业的升级。

三、研究内容和方法本项目主要研究内容如下：1. 轮式移动机器人运动学和动力学模型的建立；2. 常见的轮式移动机器人运动控制方法的介绍和分析；3. 对比不同控制方法的优缺点，建立合适的评价指标体系；4. 设计和实现最优控制策略，通过仿真和实验验证其有效性。

研究方法主要包括：1. 理论分析法：对轮式移动机器人的运动学和动力学模型进行分析和建模，结合不同控制方法的理论基础进行比较；2. 实验研究法：通过对轮式移动机器人的实际运动控制，数据采集和分析，验证最优控制策略的有效性；3. 数学模拟法：利用计算机进行轮式移动机器人运动控制仿真，快速评估不同控制方法的优劣和效果。

四、预期成果和实施方案预期成果包括：1. 轮式移动机器人运动学和动力学模型的建立；2. 常见的轮式移动机器人运动控制方法的分类和比较；3. 基于评价指标体系的最优控制策略的设计和实现；4. 仿真和实验验证最优控制策略的有效性。

实施方案：1. 着手进行轮式移动机器人运动学和动力学模型的建立；2. 搜集和整理相关文献资料，对比研究不同的控制方法；3. 设计实验方案并进行实验数据采集和分析；4. 利用计算机进行仿真实验；5. 组织撰写论文，完成研究成果的汇总和整理。

轮式移动机器人的运动控制与路径规划研究第一章背景介绍随着工业自动化程度的不断提高，移动机器人作为智能制造中不可或缺的重要组成部分，已经逐渐成为自动化生产的重要标志，而轮式移动机器人则被广泛应用于工业、医疗、军事等领域。

其中，轮式移动机器人无疑是应用最广泛的一种，因为它具有灵活性高、适应性强、可靠性高、成本低等优点，广泛应用于自主导航、物流配送、空间探索等领域。

而轮式移动机器人在实际应用过程中，最重要的环节就是运动控制和路径规划。

第二章运动控制技术轮式移动机器人的运动主要是通过电机驱动轮子的旋转，从而实现前进、后退、转弯等运动。

轮式移动机器人的运动控制技术主要有两种方式：开环控制和闭环控制。

其中，开环控制是最简单的控制方式，其原理是通过控制电机的电压和电流来控制电机的转速，从而实现轮子的旋转。

但是，开环控制存在一些弊端，比如说飞轮效应导致实际转速与设定转速有误差等问题。

相比之下，闭环控制更加精细，它是通过电机驱动轮子转动之后的编码器反馈信号进行控制，达到更加准确的控制目的。

除了以上两种方式，还有一些先进的技术，比如说PID控制、模糊控制、自适应控制等等，这些技术能够根据不同的控制需求，实现更加高效的轮式移动机器人控制。

第三章路径规划技术路径规划是指在机器人行动过程中，根据实时传感器数据和目标位置信息，计算出机器人实现目标位置所需要的路径。

路径规划对于轮式移动机器人的导航控制具有至关重要的作用，常见的路径规划算法包括典型Dijkstra算法、A*算法等。

Dijkstra算法是最常见的路径规划算法之一，其主要思想是将图分为两个部分，设开始节点为起点，算法从起点开始访问与其直接相邻的节点，并选出一条当前最短的路径扩展到与它相邻的节点上，最终得到最短路径。

而A*算法则是一种启发式搜索算法，它不仅考虑到最短路径，还考虑到到达目标点的优势。

该算法通过估算每个节点到目标节点的距离来实现优化，从而得到以最短路径为基础的最优路径。

轮式移动机器人动力学控制研究及应用近年来，随着技术的不断发展和人工智能的不断壮大，机器人技术领域吸引了越来越多的关注和研究。

轮式移动机器人是一种常见的机器人类型，因其机动性强、灵活性高等特点，被广泛应用于工业制造、军事、医疗等领域。

其中，动力学控制是轮式移动机器人研究的重要方向之一。

轮式移动机器人作为一种双轮自平衡运动系统，其动力学控制研究重点在于掌握机器人的运动状态，并在此基础上进行精准的控制。

一方面，机器人需要通过运动状态分析确定自身位置、速度和方向等信息，以保证对环境的认知行为。

另一方面，机器人还需要进行运动控制，根据输入信号对机器人速度、方向等进行精确控制，实现行动的自主决策。

在动力学控制研究中，机器人模型是关键因素之一。

轮式移动机器人模型通常采取双轮模型或三轮模型。

其中，双轮模型是轮式移动机器人动力学控制研究的基础，其模型侧重于机器人的旋转运动和线性运动，包括转向、加速度控制等内容。

而三轮模型在双轮模型的基础上进行了扩展，能够对多种移动方式进行控制，如直线行驶、弯道行驶、斜角行驶等。

在实际应用中，轮式移动机器人动力学控制研究有着广泛的应用前景。

首先，在制造业中，机器人能够替代人力完成重复性、危险或高难度的任务，提高生产效率，减少工业事故的发生。

其次，轮式移动机器人在医疗领域也发挥着重要作用。

如开展手术、输送药品和物资等。

此外，在军事和公共安全领域，轮式移动机器人不仅可以进行实时监控，也可以在紧急状态下进行侦查、搜救等任务。

然而，轮式移动机器人动力学控制研究也存在一些尚未解决的问题。

例如，机器人在复杂环境下行驶容易受到干扰，从而导致行进路径出现误差；机器人的运动控制也存在精度不足、响应时间慢等问题。

此外，随着机器人技术不断发展，信息安全问题也愈来愈受到关注。

综上所述，轮式移动机器人动力学控制研究是机器人领域的热门研究方向，其应用前景广阔。

未来，在机器人技术和理论基础不断深入的同时，也需要不断探索实际应用场景，进一步完善轮式移动机器人的动力学控制方法。

大连理工大学硕士学位论文目录摘要………………………………………………………………………………………………………………ＩＡｂｓｔｒａｃｔ……………．………．．．．．…．………．…．．…．…．…．…………………．．．．．．．………………………．………ＩＩ１绪论……………………………………………………………………………………ｌ１．１课题研究的背景及意义………………………………………………………１１．２移动机器人的发展历史及趋势………………………………………………ｌ１．２．１国内外移动机器人的发展历史………………………………………１１．２．２移动机器人的新发展与发展趋势……………………………………３１．３本文主要研究内容………‰…………………………………………………３２移动机器人的体系结构设计…………………………………………………………５２．１移动机器人的机械结构设计和运动学模型建立……………………………５２．１．１移动机器人的机械结构………………………………………………５２．１．２移动机器人的运动学模型……………………………………………５２．２移动机器人的控制系统设计…………………………………………………７２．２．１主控制器模块…………………………………………………………７２．２．２驱动模块………………………………………………………………９２．２．３ＰＬＣ模块……………………………………………………………．．１２２．２．４相机姿态调整模块…………………………………………………．．１９２．２．５测距模块……………………………………………………………一２０２．２．６通信模块……………………………………………………………一２２２．２．７电源模块………………………………………………………………２５３Ｂａｃｋ—Ｓｔｅｐｐｉｎｇ算法在移动机器人轨迹跟踪中的研究……………………………２６３．１移动机器人路径规划与轨迹跟踪…………………………………………．２６３．１．１路径规划………………………………………………………………２６３．１．２轨迹跟踪………………………………………………………………２７３．２Ｂａｃｋ—Ｓｔｅｐｐｉｎｇ算法…………………………………………………………２７３．２．１基于Ｌｙａｐｕｎｏｖ稳定性的最优状态反馈控制器……………………．２８３．２．２Ｂａｃｋ—Ｓｔｅｐｐｉｎｇ算法的设计思想……………………………………．．２９３．３Ｂａｃｋ—Ｓｔｅｐｐｉｎｇ算法在基于运动学模型的轨迹跟踪中的实现……………３ｌ３．４实验结果及分析……………………………………………………………．３４３．５本章小结……………………………………………………………………．３６４连续曲率曲线路径在局部路径规划中的研究……………………………………．．３７轮式移动机器人系统设计及控制研究４．１局部路径规划中的连续曲率曲线的建立…………………………………．３７４．１．１直角坐标系中连续曲率曲线的建立方法……………………………３７４．１．２连续曲率曲线算法在移动机器人局部路径规划中的实现…………４１４．２实验结果及分析……………………………………………………………．４３４．３本章小结……………………………………………………………………．４５５基于模糊控制算法的移动机器人直线轨迹跟踪…………………………………．４６５．１模糊控制理论………………………………………………………………．４６５．１．１模糊控制的概念……………………………………………………一４６５．１．２模糊控制的优点……………………………………………………一４６５．２模糊控制系统………………………………………………………………．４７５．２．１模糊控制系统的组成………………………………………………．．４７５．２．２模糊控制器的设计…………………………………………………．．４８５．３模糊控制算法在移动机器人轨迹跟踪中的实现…………………………．４９５．３．１输入输出量模糊语言及其隶属度的建立…………………………一５０５．３．２模糊控制规则的设定………………………………………………。

轮式和足式机器人运动控制技术研究近年来，机器人科技尤其是机器人运动控制技术取得了长足的进展，轮式和足式机器人作为机器人技术的代表，也在运动控制技术方面有了不同的发展。

本文将从机器人运动控制技术的角度阐述轮式和足式机器人的特点和优势，并探讨其运动控制技术的研究现状和未来发展方向。

一、轮式机器人轮式机器人是指通过麻雀虽小，五脏俱全的轮子来完成运动控制的机器人，应用广泛，常见的有家庭及商业清扫用途的扫地机器人、工业车辆、智能巡逻机器人等等。

轮式机器人在运动控制技术方面有很多独特的性能和优势。

1、简单直观的图形控制由于轮式机器人的控制方式直观简单，通过编程就可以实现轮子的运动控制及机器人行进方向的改变，因此机器人的图形控制性能较强。

2、平稳且高效由于轮子麻雀虽小，但是运动效率很高，可以实现机器人的高速行驶和稳定性，尤其是在均匀硬质路面等平整地带的时候，机器人的运动轨迹可以较为稳定，速度也不会受到过大的限制。

3、容易维护轮式机器人的构造简单，不需要太多复杂的装置，维护起来也比较容易，只需要在轮子和电子装置的维护上下功夫即可。

二、足式机器人足式机器人是指机器人以铰链、摇臂等方式模拟人的运动，通过使用足部等结构来完成移动的机器人，常见于各种救援、勘探、破冰等领域。

与轮式机器人相比，足式机器人的运动控制技术更为复杂。

1、整体感知性能更强足式机器人以它的人体模仿动作和结构，能够获得足够的外部信号，对环境的感知能力较强，能够在复杂的环境下快速适应，完成任务。

2、稳定性好由于足式机器人的结构比较稳定，重心更低，因此在运动的过程中不容易出现紊乱，能提供更爆发的力量，同时稳定性也比较好。

3、使用面更广足式机器人常用于森林、山区、冰雪等地形，能够快速行进，同时不必受到路面不能允许视线的限制，具有更好的应用前景和使用价值。

三、机器人运动控制技术的研究现状在机器人运动控制技术方面，现有的控制方法主要分为两类：机械和电子控制。

机械控制方法主要是采用伺服电机、步进电机、液压驱动等机械部件将机器人进行控制，其控制效果高，在细节方面表现出色；而电子控制方法适用于一些离散控制问题，如绝对定位、自适应控制等。

一种轮式移动机器人的控制系统设计毕业论文第一章绪论1.1移动机器人技术概述机器人是一自动的、位置可控的、具有编程能力的多功能操作机。

机器人技术涉及计算机技术、控制技术、传感器技术、通讯技术、人工智能、材料科学和仿生学等多类学科。

作为机器人学的重要分支，移动机器人能够运动到特定位置，执行相应任务，具备环境感知、实时决策和行为控制等功能，拥有很高的军事、商业价值。

移动机器人按运动方式分为轮式移动机器人、步行移动机器人、履带式移动机器人、爬行机器人等;按功能和用途分为医疗机器人、军用机器人、清洁机器人等;按作业空间分为陆地移动机器人、水下机器人、无人飞机和空间机器人。

1.2移动机器人控制技术研究动态1.2.1移动机器人控制技术发展概况步入21世纪，随着电子技术的飞速发展，机器人用传感器的不断研制、计算机运算速度的显著提高，移动机器人控制技术逐步得到完善和发展。

移动机器人从最初的示教模仿型向具备环境信息感知、在线决策等功能的自治型智能化方向发展。

移动机器人控制系统性能不断提高，各类新型移动机器人也纷纷面世。

步行式机器人是指按照迈步方式前进的移动机器人，由于符合动物的行进模式，可很好的在自然环境中运动，具有较强的越野性能。

如美国NAAS资助研制的丹蒂行走机器人，主要用于远程机器人探险，其控制系统涉及环境感知、障碍物监测、机械臂控制和超远程遥操作等多方面技术。

丹蒂计划的最终目标是，为实现在充满碎片的月球或其它星球的表面进行探险提供一种运动机器人解决方案。

轮椅机器人是指使用了移动机器人技术的电动轮椅。

德国乌尔姆大学开发一种智能轮椅机器人，使丧失行动能力的人也能外出“走动”。

该轮椅机器人，能够自动识别和判断出行驶的前方是否有行人挡路，或是否可能出现行驶不通的情况，自动采取绕行动作，并能够提醒挡路的行人让开道路。

该机器人的控制系统，综合运用了多传感器信息融合、模式识别、避障、电机控制和人机接口等技术。

第一章绪论消防机器人是指能在高温、强热辐射、浓烟、地形复杂、障碍物多、化学腐蚀、易燃易爆等恶劣条件下进行灭火和救援工作的移动机器人。

《轮足复合球形机器人的设计及运动控制研究》篇一一、引言随着科技的发展，机器人技术日益成熟，并在许多领域得到广泛应用。

其中，轮足复合球形机器人作为一种新型的机器人形态，具有极高的灵活性和适应性，成为了机器人研究领域的热点。

本文将详细探讨轮足复合球形机器人的设计及其运动控制研究，以期为该领域的研究提供一定的参考。

二、轮足复合球形机器人的设计1. 整体结构设计轮足复合球形机器人整体呈球形，由球形壳体、轮足机构、驱动系统、控制系统等部分组成。

球形壳体采用轻质材料制成，以降低机器人的整体重量。

轮足机构采用轮足复合结构，结合了轮式和足式运动的优点，使机器人能够在各种地形上灵活运动。

2. 轮足机构设计轮足机构是轮足复合球形机器人的核心部分，其设计直接影响到机器人的运动性能。

轮足机构采用多足式结构，每只足均装有电机和齿轮传动系统，通过控制电机的转动，实现足的伸缩和转动。

此外，每只足底部装有轮式结构，使得机器人在平坦地面上能够以轮式运动方式快速移动。

3. 驱动系统设计驱动系统是轮足复合球形机器人的动力来源，采用电机驱动方式。

为保证机器人的运动性能和稳定性，驱动系统需具备高精度、高效率的特点。

同时，为降低能耗，驱动系统还需具备节能功能。

4. 控制系统设计控制系统是轮足复合球形机器人的大脑，负责协调各部分的工作。

控制系统采用先进的控制算法，通过传感器实时获取机器人的状态信息，并根据预设的运动轨迹和目标位置，对电机进行精确控制，实现机器人的自主运动。

三、运动控制研究1. 运动学建模为研究轮足复合球形机器人的运动性能，需建立其运动学模型。

通过分析机器人的结构特点和运动规律，建立机器人各部分之间的几何关系和运动关系，为后续的运动控制提供理论依据。

2. 运动控制策略针对轮足复合球形机器人的特点，制定合适的运动控制策略。

在平坦地面上，机器人以轮式运动为主，通过调整各电机转速，实现快速移动和转向。

在复杂地形上，机器人采用足式运动方式，通过调整各足的伸缩和转动，实现攀爬、越障等功能。