[发明专利]一种基于机器人位置和速度信息的姿态角观测方法

摘要

本发明设计一种利用移动机器人位置和速度信息观测姿态角的方法，解决测量移动机器人姿态角的问题。1)利用状态变换，将机器人运动学模型转换成一种特殊形式，消去模型方程中的三角函数；2)在新的状态方程下，基于机器人的位置和速度信息构造针对姿态角的观测器；3)对观测器动态方程进行累积求和运算，计算出机器人姿态角的观测值，解决机器人姿态角准确获取的问题。该方法可很好地估计出移动机器人的姿态角，无稳态误差，无漂移。

主权项

1.一种用于移动机器人姿态角的观测方法，其特征在于将所述移动机器人的运动学方程进行坐标变换，得到新状态的动态方程，通过所述新状态的动态方程，获取所述移动机器人的线速度为非负值时的第一状态观测器，以及所述移动机器人的线速度为负值时的第二状态观测器；根据所述第一状态观测器和所述第二状态观测器获取所述移动机器人的姿态角；其中，所述新状态的动态方程为：(z₁,z₂)为移动机器人在惯性坐标系下的坐标，(z₃,z₄)分别为姿态角的余弦、正弦值，v为线速度，ω为角速度；当所述移动机器人的所述线速度为非负值时，获取所述移动机器人的所述第一状态观测器为：其中为辅助变量，为(z₃,z₄)的估计值，L为可调节控制参数，L＞0；当所述移动机器人的所述线速度为负值时，获取所述移动机器人的所述第二状态观测器为：根据所述第一状态观测器和所述第二状态观测器，获取所述移动机器人的所述姿态角，表达式为：