蛇形机器人路径跟踪控制与庞加莱映射分析
1. 相关研究背景
蛇形机器人的位置和路径跟踪控制在以往的多项研究中被探讨。多数早期研究聚焦于轮式蛇形机器人,如Date等人(2000)、Ishikawa(2009)等的工作。而对于无轮蛇形机器人的位置和路径跟踪控制研究则相对较少,像Hicks和Ito(2005)、Hicks(2003)等有相关探索。
以往文献中提出的位置和路径跟踪控制方法各不相同:
- 许多关于轮式蛇形机器人的研究利用连杆的侧滑约束来分析机器人的运动。侧滑约束建立了身体形状变化与推进力之间的明确联系,从而可根据期望的推进力直接确定控制输入。基于此,能通过各种计算扭矩控制器(如Date等人(2000)、Ma等人(2003)等)以及李括号计算和可控性分析结果(如Ishikawa(2009)等)来控制轮式蛇形机器人的位置和航向。
- McIsaac和Ostrowski(2003a, 2003b)通过让关节按照预定的步态模式运动,并在每个关节引入角度偏移,实现了游泳蛇形机器人的位置和航向控制。
- Hicks和Ito(2005)、Hicks(2003)提出了基于数值最优控制的方法来确定蛇形机器人位置控制期间的最优步态。
不过,此前尚未有对蛇形机器人路径跟踪控制器进行正式稳定性分析的研究。本文提出了一种基于视线(LOS)制导律的控制策略,使蛇形机器人能够跟踪直线路径。LOS制导律此前常用于海洋水面舰艇的路径跟踪控制,但尚未用于蛇形机器人的方向控制。同时,本文使用庞加莱映射来分析蛇形机器人沿路径运动的稳定性,这在蛇形机器人研究中也是首次。
超级会员免费看
订阅专栏 解锁全文
1万+

被折叠的 条评论
为什么被折叠?



