纵向打滑状态下的轮式移动机器人编队控制

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纵向打滑状态下的轮式移动机器人编队控制

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: _$ E* k2 g0 a9 A; O. A摘要:针对轮式移动机器人车轮纵向打滑时的编队控制问题,提出一种基于滑移率补偿和模糊逻辑的多机器人编队控制器设计方法.首先,利用速度传感器获取机器人的实际速度信息,并进行滤波减少传感器噪声.结合速度输人指令信号得到滑移率估计值,用以描述机器人纵向打滑的程度.然后根据领航跟随法,设计补偿纵向打滑的编队控制策略,并采用模糊逻辑设计控制器参数.最后在Microsoft Robotics Developer Studio 4 (MRDS4 )中搭建3D物理仿真平台,进行编队控制仿真,验证了领航、跟随机器人发生打滑的情况下所提方法的有效性
$ q/ m& }$ l) d% h, V4 p: G1 g关键词:轮式移动机器人;纵向打滑;模糊控制;编队控制
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1引言
* `, W' G. y  c3 }近几年来,随着机械、电子、传感器、驱动与控制等多个领域的迅速发展,机器人行业越来越受到人们的关注,多机器人编队控制逐渐成为研究的热点.多机器人系统与单机器人相比具有更高的工作效率和稳定性,因此多机器人编队控制在运输、侦查、救援、扫雷和地理勘测等众多领域有广阔的应用前景.
目前,轮式移动机器人编队研究领域的绝大多数文献都使用了机器人车轮“纯滚动无滑动”的假设条件[2~4].然而,在实际环境中,路面结冰、车轮沾水、沙地行驶、轮胎纹理磨损等多种原因,经常导致车轮发生一定程度的空转,致使轮式移动机器人产生滑动,不能满足假设条件.因此,需要对打滑状态下的轮式移动机器人编队控制进行研究.
( s, W- U8 M8 B1 a滑移率是指车轮运动中滑动成分所占的比例,路面附着系数是指附着力与车轮法向压力的比值,附着系数越大,可利用的附着力越大,越不容易打滑[5.在车辆工程领域,已经有许多对滑移率和路面附着系数研究的文献.文献[6]对汽车行业研究领域常用的路面附着系数的识别方法进行了介绍,并给出了路面附着系数与滑移率之间的关系曲线.文献[7]介绍了近年来汽车行驶状态参数估计的研究进展,指出了利用车上已有的传感器获得汽车行驶状态信息进行路面附着系数估计的必要性.由此可知,路面附着系数和滑移率与路面和车轮的状态有关,一般不可预知.
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