[发明专利]一种基于两轮差速机器人的运动控制方法

说明书

本发明提出了一种基于两轮差速机器人的运动控制方法，该方法公开了一个以角度误差e_θ为输入，以角度环控制量u_θ为输出的偏转角PID控制器，一个以速度误差e_v为输入，以速度环控制量u_v为输出的速度PID控制器。然后，在PID控制器的基础上引入矢量场，使机器人在偏离期望轨迹时能够快速回到期望轨迹。本方法在控制过程中，不需要依赖精确的机器人模型，并且方法控制中存在闭环反馈，能够精准控制机器人的运动轨迹。

技术领域

本发明涉及机器人控制技术领域，特别是一种基于两轮差速机器人的运动控制方法。

背景技术

随着高技术的发展，机器人技术的应用领域不断扩大，工业机器人、特种作业机器人、服务机器人、微小型机器人等已经在各个方面得到广泛的应用和发展。两轮差速机器人涉及到多个应用领域，对两轮差速机器人的运动控制研究成为主要的课题。两轮差速机器人的运动控制对于机器人的性能有很大的影响，在前人的研究中，对于移动两轮机器人的运动控制在理论上做了许多开创性的工作，研究主要集中于运动学和动力学的分析(1.王维新.两轮差速机器人运动学分析和控制研究[J].现代电子技术,2012,35(10):93-96.2.黄永志.两轮移动机器人运动控制系统的设计与实现[D].上海交通大学,2004.)，或者仅停留在仿真阶段(3.Al-Mayyahi A,Wang W,Birch P.Path tracking of autonomous groundvehicle based on fractional order PID controller optimized by PSO[C]//IEEE,International Symposium on Applied Machine Intelligence and Informatics.IEEE,2015:109-114.)。但通常这样的方法要依赖精确的模型和完整的信息，很难在实际中应用。。

发明内容

本发明提出了一种一种基于两轮差速机器人的运动控制方法。

实现本发明的技术解决方案为，一种基于两轮差速机器人的运动控制方法，具体步骤为：

步骤1、对两轮差速机器人进行运动学分析，创建其运动模型；

步骤2、制定两轮差速机器人的运动控制方案：确定输入左轮驱动电机的PWM值、右轮驱动电机的PWM值与角度环控制量u_θ、速度环控制量u_v之间的转换关系；

步骤3、创建两轮差速机器人相对于期望运动轨迹的矢量场；

步骤4、设计偏转角PID控制器，求出角度环控制量u_θ，该偏转角PID控制器以角度误差e_θ为输入，以角度环控制量u_θ为输出；

步骤5、设计速度PID控制器，求出速度环控制量u_v，该速度PID控制器以速度误差e_v为输入，以速度环控制量u_v为输出；

步骤6、计算得到最终需要输入电机驱动模块的PWM值，并将其输入电机驱动模块。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：1)在控制过程中，无需依赖精确的机器人模型。2)控制更加便捷，只需要给出期望轨迹即可完成对机器人的运动控制。3)控制方法中存在闭环反馈，控制更加精准。

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

附图说明

图1是本发明实施例的两轮差速机器人运动模型。

图2是本发明实施例的矢量场示意图。

图3是本发明实施例PID控制策略。

具体实施方式