70、两轮轮椅与多机器人协同运输控制技术解析

两轮轮椅与多机器人协同运输控制技术解析

1. 两轮轮椅控制技术

在两轮轮椅的运行中，爬台阶是一个具有挑战性的场景。传统方法在计算爬台阶所需的扭矩方面存在不足，导致轮椅在爬台阶时可能出现过度前倾或移动距离过大等问题。为了解决这些问题，研究人员提出了一种新的控制方法。

1.1 动力学模型

将两轮轮椅和乘客建模为双倒立摆系统，考虑三个关键点：P（车轴中心位置，作为局部坐标系的原点）、G（轮椅和乘客下半身的重心）和H（乘客上半身的重心）。该模型被视为一个由P、G和H三个点组成的质点系统。
状态向量在工作区域表示为：
[X = [h_p \ \dot{h} p \ h {ph} \ \dot{h} {ph}]^T]
在关节空间表示为：
[h = [h_p \ h_w \ h {ph} \ h_{ws}]^T]
通过求解拉格朗日方程，考虑P、G和H三点的耗散能量，可以计算出两轮轮椅的动力学方程：
[M(h)\ddot{h} + H(h, \dot{h}) + G(h) + F(h, \dot{h}) = \tau]
其中，(\tau)表示扭矩，(M(h))、(H(h, \dot{h}))、(G(h))和(F(h, \dot{h}))分别表示惯性项、科里奥利项、重力项以及由弹簧和阻尼器计算的项。

变量	值	解释
(M_w)	7