多機(jī)器人系統(tǒng)以其效率高、容錯性好、可擴(kuò)展性強(qiáng)等特點(diǎn)逐漸成為研究的熱點(diǎn),編隊控制是實(shí)現(xiàn)多機(jī)器人系統(tǒng)相互協(xié)作與協(xié)調(diào)的關(guān)鍵技術(shù)之一。隨著機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展,越來越多的復(fù)雜任務(wù)使多機(jī)器人系統(tǒng)面臨崎嶇起伏的野外地形環(huán)境,如災(zāi)后救援、野外偵查、戰(zhàn)場掃雷以及外星探測等。對車式移動機(jī)器人而言,在起伏地形中行駛會使機(jī)器人產(chǎn)生不同程度的車輪打滑等問題,影響機(jī)器人軌跡跟蹤與編隊控制精度。本文研究起伏地形下的車式移動機(jī)器人編隊控制方法,研究了基于運(yùn)動學(xué)模型補(bǔ)償車輪打滑的控制策略、基于動力學(xué)模型的自適應(yīng)滑�？刂破饕约捌鸱匦蜗露嗄繕�(biāo)路徑規(guī)劃算法�；� PhysX 物理引擎的 MRDS4（Microsoft Robotic Developer Studio 4）高逼真度三維仿真平臺,設(shè)計仿真實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證起伏地形下所提方法和算法的性能。主要工作如下:（1）針對車式移動機(jī)器人的運(yùn)動學(xué)特點(diǎn),采用領(lǐng)航跟隨法,結(jié)合編隊隊形結(jié)構(gòu)參數(shù),經(jīng)過坐標(biāo)變換得到系統(tǒng)誤差狀態(tài)方程。通過坐標(biāo)變換并結(jié)合反步法設(shè)計基于運(yùn)動學(xué)模型的位置控制器�；贛RDS4設(shè)計三維仿真實(shí)驗(yàn),分析控制器參數(shù)、地形起伏程度及隊形結(jié)構(gòu)對起伏地形下編隊精度的影響因素... 

【文章來源】：南京理工大學(xué)江蘇省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：146 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．５人工勢場法等勢線示意圖??人工勢場法計算簡單，便于在線實(shí)時的進(jìn)行路徑規(guī)劃和編隊控制，尤其對于處理障??礙物空間的避碰問題是比較有效的

】緒論博士學(xué)位論文??相應(yīng)的控制器，通過仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了控制策略的有效性。Ｖａｍｌｅｒｍｅｕｌｅｎ等Ｍｌ針對熱氣??球高度控制問題，在多氣流擾動的高空環(huán)境中，采用分布式離散控制方法實(shí)現(xiàn)了多個熱??氣球編隊著陸控制，使其均勻地著陸在指定范圍內(nèi)。還有許多文獻(xiàn)對水下自主機(jī)器人編??隊控制問題進(jìn)行了研宄［４４４６］，針對水下洋流等復(fù)雜非線性擾動影響，提出了多種ＡＵＶ??編隊控制策略。??

博丄？學(xué)位論文?起伏地形下午式機(jī)器人編隊控制及路徑規(guī)劃技術(shù)研究??畫戀??（ａ）中國ＺＦＢ０５輕型輪式裝甲車?（ｂ）美國ＡＳＶ１５０輪式裝甲車??圓置??（ｃ）美國Ｍ１１１４輪式裝甲車?（ｄ）中國ＶＮ３輪式裝甲車??圖１．７多種型號輪式戰(zhàn)車??復(fù)雜的野外環(huán)境對機(jī)器人行駛帶來的影響存在于多個方面，比如松軟可變形的地面??環(huán)境導(dǎo)致一定程度的輪胎下陷、路面附著力小的環(huán)境導(dǎo)致車輪打滑、地形起伏影響機(jī)器??人姿態(tài)等。Ｄｉｎｇ等以及Ｎａｋａｊｉｍａ等以用于外星探測的四輪移動機(jī)器人為例，介紹??了一種基于地面力學(xué)的車輪建模方法，主要考慮了在可變行的松軟地面中車輪的受力情??況，通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了所提方法的有效性。Ｘｕ等通過視覺傳感器信息估計車輪框架與??起伏地面之間的夾角，并設(shè)計控制器進(jìn)行起伏地形軌跡跟蹤，在平坦和起伏地形下進(jìn)行??對比實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證所提控制策略的有效性。Ｓａｔｏ等提出一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)控制??方法，對環(huán)境信息進(jìn)行感知與辨識后，在相對平坦的環(huán)境中采用比例控制，而在起伏地??形中采用基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的控制方法提高控制精度。大多數(shù)研究成果只考慮笮個機(jī)器人在??起伏地形下的控制方法，未對起伏地形下的多機(jī)器人編隊系統(tǒng)進(jìn)行探討和分析。??此外，針對車輪打滑的情況，學(xué)者們對車輪的縱向滑轉(zhuǎn)和橫向滑移也有一定的研宄。??Ｔｉａｎ等＾＾考慮車輪的滑轉(zhuǎn)和滑移，提出一種與常規(guī)非完整約束不同的約束條件，適用于??車輪打滑的情況，并采用／－ｐ領(lǐng)航跟隨法進(jìn)行編隊控制仿真，驗(yàn)證了算法可行性。Ｌｍ??等［５５］引入一個抗打滑因子來表示車輪轉(zhuǎn)動角速度的打滑程度，進(jìn)而表示出車輪打滑后的??實(shí)際行駛速度；將路面摩擦力看作未建模動態(tài)，通過祌經(jīng)Ｎ絡(luò)方法來實(shí)現(xiàn)


本文編號：3096893