基于慣性傳感器的機器人運動軌跡研究及實現(xiàn).pdf

1、移動機器人軌跡的研究是當前比較新穎的課題，它是基于定位與導航，以各種傳感器的數據為前提，以微分平坦為理論基礎的。本文基于移動機器人的運動學、動力學模型，圍繞其控制子系統(tǒng)、傳感子系統(tǒng)和驅動子系統(tǒng)三個基本子系統(tǒng)，對未知環(huán)境下如何對移動機器人的運動軌跡的提取與實現(xiàn)進行了研究。
　　首先對移動機器人的國內外研究歷史和發(fā)展趨勢進行了介紹，同時介紹了本文的選題背景、研究內容和研究意義。
　　論文介紹了移動機器人控制子系統(tǒng)、傳感子系統(tǒng)和驅

2、動子系統(tǒng)。著重分析了加速度計、陀螺儀、超聲波等傳感器，包括原理、特性及分類，并對它的誤差進行了分析。對于控制子系統(tǒng)，介紹了各層的關系；對于計算機控制的驅動子系統(tǒng)，介紹了模擬PID算法，并實現(xiàn)了其控制程序。
　　論文提出了將微分平坦理論與B樣條曲線相結合的輪式移動機器人軌跡生成方法。輪式移動機器人是一種典型的非完整約束系統(tǒng)，也是典型的非線性系統(tǒng)，可以通過應用微分平坦理論將這類非線性問題轉化為平坦系統(tǒng)進行分析研究。對于一些在二維平面無

3、法用準確的函數表達式表示的曲線，考慮到B樣條的連續(xù)性、分段參數多項式和造型靈活型（B樣條曲線可以用來構造直線段、尖點和切線等特殊情況），選用B樣條曲線來擬合機器人運動軌跡是可行的。通過用B樣條曲線對機器人軌跡進行擬合，得到擬合曲線的函數表達式，結合微分平坦理論得到平坦控制量（這里為電機輸出轉矩）。
　　最后對于平面上移動的移動機器人如何得到它通過的點，將慣性導航原理引進過來，在移動機器人運行過程中，利用超聲波傳感器進行絕對定位，利