[发明专利]一种集成式移动机器人分布式控制方法在审
| 申请号： | 202111382615.1 | 申请日： | 2021-11-22 |
| 公开（公告）号： | CN114089668A | 公开（公告）日： | 2022-02-25 |
| 发明（设计）人： | 李卓函;张壮;高正杰;李仁杰;闫飞;庄严 | 申请（专利权）人： | 大连理工大学 |
| 主分类号： | G05B19/042 | 分类号： | G05B19/042 |
| 代理公司： | 大连格智知识产权代理有限公司 21238 | 代理人： | 刘琦;潘小铁 |
| 地址： | 116024 辽*** | 国省代码： | 辽宁;21 |
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| 摘要： | |||
| 搜索关键词： | 一种 集成 移动 机器人 分布式 控制 方法 | ||
1.一种集成式移动机器人分布式控制方法，硬件包括设置导航单元的四轮机器人，所述机器人的每一车轮分别设置两组集成式运动控制器与伺服驱动器；所述两组集成式运动控制器与伺服驱动器分别用于转向电机和驱动电机的控制；所述导航单元通过EtherCAT与CAN双总线分别与每一组集成式运动控制器与伺服驱动器冗余通信；
其特征在于，所述机器人的行走过程为：
在1个通讯周期内，EtherCAT主站发送运动位姿信息给各个所述集成式运动控制器与伺服驱动器，数据帧到达后，每个所述集成式运动控制器与伺服驱动器首先依据运动位姿内容判断通讯线路状态是否正常，若线路通讯状态正常，则选用EtherCAT通讯线路进行通讯；若线路通讯状态故障，则选用备选线路CAN总线进行运动位姿信息的传输；
此后，每一所述集成式运动控制器与伺服驱动器根据接收到运动位姿信息针对所对应的单个车轮基于如下模型进行运动学解算，实时解算当前对应车轮的目标速度矢量，并分解得到相应驱动电机角速度给定值或转向电机角度给定值；
所述模型为：
设t为时间变量，表示随时间增加而变化；
直行模式下：移动机器人沿本体坐标系X轴方向直行，即绕质心旋转角速度矢量Y轴方向速度单个车轮的速度矢量均为：
横行模式下：移动机器人沿本体坐标系Y轴方向直行，即绕质心旋转角速度矢量X轴方向速度单个车轮的速度矢量均为：
斜行模式下：移动机器人可沿着任意航向角直行，即绕质心旋转角速度矢量每个车轮的速度矢量均为：
四轮转向模式下：移动机器人进行左转或者右转，即绕质心旋转角速度矢量
每个车轮的速度矢量如下，
左前车轮的速度矢量为：
左后车轮的速度矢量为：
右前车轮的速度矢量为：
右后车轮的速度矢量为：
其中L1为质心到前侧两个车轮中心连线的距离，L2为质心到后侧两个车轮中心连线的距离为；W1为质心到到左侧两个车轮中心连线的距离；，W2为质心到右侧两个车轮中心连线的距离；
绕车内任意点零半径转向模式下：要求任意点需在左前车轮(L1，W1)，右前车轮(L1，-W2)，左后车轮(-L2,W2),右后车轮(-L2，-W2)四个点所围成的平面内；假设车体所绕任一点A(XA，YA)，每个车轮的速度矢量
左前车轮的速度矢量为:
右前车轮的速度矢量为:
左后车轮的速度矢量为:
右后车轮的速度矢量为:
在上述运动模式下，每个控制驱动器依据式(3)～式(13)中的单个公式，解算得到所对应的单个车轮目标速度矢量，进而分解得到相应驱动电机目标角速度或转向电机目标角度；
直行模式下：
左前轮1号控制驱动器对应转向电机的目标角度为0°
左前轮2号控制驱动器对应驱动电机的目标角速度为
右前轮3号控制驱动器对应转向电机的目标角度为0°
右前轮4号控制驱动器对应驱动电机的目标角速度为
左后轮5号控制驱动器对应转向电机的目标角度为0°
左后轮6号控制驱动器对应驱动电机的目标角速度为
右后轮7号控制驱动器对应转向电机的目标角度为0°
右后轮8号控制驱动器对应驱动电机的目标角速度为
横行模式下：
左前轮1号控制驱动器对应转向电机的目标角度为
左前轮2号控制驱动器对应驱动电机的目标角速度为
右前轮3号控制驱动器对应转向电机的目标角度为
右前轮4号控制驱动器对应驱动电机的目标角速度为
左后轮5号控制驱动器对应转向电机的目标角度为
左后轮6号控制驱动器对应驱动电机的目标角速度为
右后轮7号控制驱动器对应转向电机的目标角度为
右后轮8号控制驱动器对应驱动电机的目标角速度为
斜行模式下：
左前轮1号控制驱动器对应转向电机的目标角度为
左前轮2号控制驱动器对应驱动电机的目标角速度为
右前轮3号控制驱动器对应转向电机的目标角度为
右前轮4号控制驱动器对应驱动电机的目标角速度为
左后轮5号控制驱动器对应转向电机的目标角度为
左后轮6号控制驱动器对应驱动电机的目标角速度为
右后轮7号控制驱动器对应转向电机的目标角度为
右后轮8号控制驱动器对应驱动电机的目标角速度为
四轮转向模式下：
左前轮1号控制驱动器对应转向电机的目标角度为
左前轮2号控制驱动器对应驱动电机的目标角速度为
右前轮3号控制驱动器对应转向电机的目标角度为
右前轮4号控制驱动器对应驱动电机的目标角速度为
左后轮5号控制驱动器对应转向电机的目标角度为
左后轮6号控制驱动器对应驱动电机的目标角速度为
右后轮7号控制驱动器对应转向电机的目标角度为
右后轮8号控制驱动器对应驱动电机的目标角速度为
绕车内任意点零半径转向模式：
左前轮1号控制驱动器对应转向电机的目标角度为
左前轮2号控制驱动器对应驱动电机的目标角速度为
右前轮3号控制驱动器对应转向电机的目标角度为
右前轮4号控制驱动器对应驱动电机的目标角速度为
左后轮5号控制驱动器对应转向电机的目标角度为
左后轮6号控制驱动器对应驱动电机的目标角速度为
右后轮7号控制驱动器对应转向电机的目标角度为
右后轮8号控制驱动器对应驱动电机的目标角速度为
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