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AGV舵輪驅動全向移動機器人運動控制方法與計算式

2022-06-29 11:42:44    責任編輯: 富寶科技     0

隨著社會上物流技術的發(fā)展,舵輪被越來越多的應用到重載型AGV舵輪驅動和重載型的移動機器人上面。舵輪是指集成了驅動電機、轉向電機、減速機等一體化的機械結構,所以舵輪驅動為基礎的全向移動機器人具有比較靈活的運動方式。

在以舵輪驅動為基礎的全向移動機器人的運動方式主要有平動、自轉和靈活轉向,包含了任意方向的平動和任意一點為中心的轉彎,在舵輪驅動的控制方式上單獨的實現(xiàn)平動或者自轉都比較容易實現(xiàn),但是實現(xiàn)平動過程中自轉和靈活轉向是比較困難的。

因此,對于上述的存在難點我們利用運動合成的方法提出一種有效的舵輪運動控制方法解決此問題。

AGV舵輪驅動全向移動機器人的行駛方向角、行駛速度以及轉動的角速度,由于移動機器人的平動速度是矢量,所以移動機器人的平動速度和方向用向量進行表示,即向量的方向為平動的方向,向量的模是速度的大小。

移動機器人的目標速度用向量表示。移動機器人轉動的目標角速度用ω表示。其中舵輪1和舵輪2的速度和方向分別用向量和表示。

由于兩套舵輪為移動機器人的運動執(zhí)行機構,所以向量和必須由移動平臺的目標速度和目標角速度ω計算式表達。

進一步,移動機器人任意方向平動時,需要轉動角速度為0,兩舵輪的速度和轉動角度相同,向量表示即:≠0;ω=0;==。

進一步,由于移動機器人加工完成以后舵輪的安裝位置是固定的,所以令兩舵輪安裝位置距回轉中心的距離分別為R1和R2。

進一步,移動機器人自轉時,需要兩舵輪的速度方向垂直于兩舵輪與自轉中心的連線,兩舵輪的速度的大小為角速度與對應自轉半徑的乘積,且平動速度為0,向量表示即:=0;ω≠0;=ω×R1;=ω×R2。

進一步,移動機器人平動過程中自轉,由平行四邊形法則可知:=+ω×R1;=+ω×R2。

進一步,以上皆是轉向中心與移動機器人中心重合實現(xiàn)自轉。移動機器人靈活轉向時,即轉向中心與移動機器人中心不重合時,令移動機器人的中心距離轉動中心的距離為R,兩舵輪的安裝位置距離轉向中心的距離分別為R01和R02。

進一步,移動機器人靈活轉向時根據(jù)確定的轉向中心和移動機器人的轉向角速度ω0可知:=ω0×R;=ω0×R01,=ω0×R02。

上述是以對角分布的雙舵輪驅動的四輪移動機器人模型進行的說明分析,舵輪驅動全向移動機器人運動控制方法不只使用于這種模型,對于多舵輪移動機器人同樣適用。