15、全向机器人轨迹跟踪与双臂机器人力协调控制策略解析

全向机器人轨迹跟踪与双臂机器人力协调控制策略解析

全向机器人轨迹跟踪控制

在全向机器人的应用场景中，当用户坐姿导致机器人重心发生不确定偏移时，要实现将人员从任意初始位置运输到目标位置，就需要精确的轨迹跟踪控制。为达成这一目标，设计了带有重心偏移估计和补偿的加速度PD控制器。

控制器设计

• 加速度PD控制器与重心偏移补偿 ：
  • 设期望运动轨迹为$X_d$，实际运动轨迹为$X_C$，则跟踪误差定义为$e = X_d - X_C$。
  • 为使跟踪误差$e$及其时间导数$\dot{e}$尽可能趋近于零，提出带有补偿项的加速度PD控制器：
    $F = K^+ G(\theta)M_GT^T(\theta)[K_Pe + K_D\dot{e} + \ddot{X}_d] + K^+_G(\theta)M_G\dot{T}^T(\theta)\dot{X}_C$
    其中，$K_P = diag[k {Px}, k_{Py}, k_{P\theta}]$是位置偏差因子，$K_D = diag[k_{Dx}, k_{Dy}, k_{D\theta}]$是速度偏差因子。而$K^+_G$、$M_G$、$T$、$\dot{T}$与未知参数$r$和$\alpha$相关，需用参数估计方法对其进行估计。
• 参数估计 ：
  • 引入新的参数估计方法，通过机器人四个轮子的驱动力和实时位置输入来估计当前时刻的实时重心偏移。
  • 建立如下