輪式足球機(jī)器人運(yùn)動控制技術(shù)研究與應(yīng)用.pdf

1、輪式移動機(jī)器人的運(yùn)動控制是機(jī)器人學(xué)中最具有挑戰(zhàn)性的問題之一，對這一問題的理論研究是廣泛而又深入的，但是缺少比較成熟的試驗(yàn)結(jié)果。機(jī)器人足球比賽的興起則為這一問題的理論研究和模型測試提供了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的試驗(yàn)平臺。足球機(jī)器人比賽系統(tǒng)可描述為：多個(gè)機(jī)器人活動在一個(gè)實(shí)時(shí)、噪聲以及對抗性的復(fù)雜環(huán)境下，通過協(xié)作、配合完成一個(gè)共同的目標(biāo)。環(huán)境的動態(tài)性及對手不可預(yù)測的干擾，對機(jī)器人運(yùn)動控制性能有著更高的要求。 本文的研究目的就是針對足球機(jī)器人小車這一

2、真實(shí)的物理對象，研究和提高其運(yùn)動控制性能，并通過機(jī)器人足球比賽這一復(fù)雜的、噪聲的、對抗性的環(huán)境來檢驗(yàn)它的實(shí)際效果。 首先，根據(jù)足球機(jī)器人系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，對控制任務(wù)進(jìn)行分層分解，構(gòu)建了足球機(jī)器人運(yùn)動控制系統(tǒng)的框架。 然后，推導(dǎo)了輪式足球機(jī)器人運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)方程，分析了足球機(jī)器人的動作特點(diǎn)，歸納了足球機(jī)器人運(yùn)動控制的基本內(nèi)容。 將回聲狀態(tài)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用到經(jīng)典的差分驅(qū)動機(jī)器人的運(yùn)動速度控制問題上，取得良好的效果。 針

3、對輪式移動機(jī)器人的運(yùn)動規(guī)劃問題，提出基于貝塞爾曲線的路徑規(guī)劃方法和一種基于粗糙集的路徑規(guī)劃方法，并用遺傳算法分別對其進(jìn)行優(yōu)化，為后續(xù)的跟蹤控制問題提供了方便。 最后，討論了足球機(jī)器人底層動作的設(shè)計(jì)問題，針對足球機(jī)器人的幾個(gè)底層基本動作：跑位、轉(zhuǎn)角、跑直線，設(shè)計(jì)了一系列滿足實(shí)戰(zhàn)需要的控制算法，并設(shè)計(jì)了一種跟蹤曲率半徑的轉(zhuǎn)圓算法，一種基于貝塞爾曲線的動態(tài)射門算法以及一種基于遞推思想的組合踢球算法，這些控制算法應(yīng)用于機(jī)器人世界杯足球賽