[发明专利]一种基于事件触发的移动机器人轨迹跟踪控制方法

说明书

本发明提供一种基于事件触发的移动机器人轨迹跟踪控制方法，包括：1)建立移动机器人运动方程和参考机器人的动态方程，引入误差坐标系，得到跟踪误差的动态方程；2)设计控制输入并给定控制输入的状态测量误差；3)设计事件触发条件，使误差动态系统稳定，并且移动机器人可以跟踪到参考机器人的轨迹；4)计算3)中的事件触发条件，满足则事件被触发，控制器状态进行更新；否则，不更新；5)返回步骤2)。优点为：本发明基于事件触发的移动机器人轨迹跟踪控制方法，在系统控制输入中加入事件触发机制，不仅保证了系统的渐近稳定性，使得机器人可以跟踪到给定的参考机器人轨迹，而且减少了系统控制中的采样次数，减少资源消耗，提升利用率。

技术领域

本发明涉及机器人控制技术领域，具体来说是一种基于事件触发的移动机器人轨迹跟踪控制方法。

背景技术

移动机器人相对于传统的工业机器人，具有工作效率高、驱动和控制简单、运行灵活方便等优点，因此在各领域具有广泛的应用。其中在民用领域，移动机器人可以代替人类从事各种繁重的任务，例如变电站设备的巡检、商场安保巡视、仓储物流配送等场合。在军事领域，各种无人作战机、拆弹防爆机器人等的应用也日益广泛。因此，随着智能化技术的日益成熟，各类移动机器人将会有更加广泛的应用。

轨迹跟踪控制是移动机器人研究的基础性问题，是智能化技术的核心，因此，提高移动机器人的轨迹跟踪控制性能对于提高机器人自动化水平具有重要的理论意义和实用价值；另一方面，目前大多数移动机器人都是通过各种算法进行控制的，由于不同算法对于计算资源和通信带宽的消耗不同，机器人的轨迹跟踪的精确度和消耗的能量也不同。因此，如何利用有限的计算资源，提高机器人轨迹跟踪的精度成为一个至关重要的课题。

机器人估计跟踪控制主要有两个难点：

1)如何建立机器人运动控制系统模型；

2)如何选取合适的事件触发条件，使得闭环系统稳定且跟踪到给定的机器人参考轨迹。

与本发明相关的现有技术一——基于机器视觉的机器人运动控制系统

现有技术一的技术方案为：

该方案提供了基于机器视觉的机器人运动控制系统，属于机器人技术领域。该技术方案包括机器人、视觉定位系统和运动控制系统，视觉定位系统包括定位相机和集成图像采集模块及图像数据处理模块的工控机，图像采集模块与定位相机连接，定位相机能将获取的图像输送给图像采集模块，图像经转换成数字信号传送给图像数据处理模块处理、储存及输送，图像数据处理模块与运动控制系统连接用于控制机器人空间位置。

现有技术一的缺点为：

1)由于需要对图像数据进行处理，数据处理量大；

2)没有对机器人系统进行建模。

与本发明相关的现有技术二——一种基于节能考虑的轮式移动机器人轨迹跟踪控制方法

现有技术二的技术方案为：

该发明提供了一种基于节能考虑的轮式移动机器人轨迹跟踪控制方法，属于机器人控制领域。该方案根据轮式移动机器人的能耗特点，考虑机器人巡航时的驱动电机能耗优化，构建电机的能耗模型；根据轮式移动机器人轨迹跟踪的特点，建立运动学模型及跟踪误差模型，设计运动学控制子控制器；根据运动学模型和电机能耗模型之间的内在关联机制，构建起关联模型；最后得到节能子控制器，从而获得一种基于节能考虑的轮是移动机器人轨迹跟踪控制方法。

现有技术二的缺点为：

1)系统中将运动控制器和节能控制器分开考虑，使得整体系统控制较复杂；

2)系统中只考虑后轮驱动电机的能耗，未考虑前导向轮中控制转向的电机能耗。

与本发明相关的现有技术三——运动控制系统及机器人系统