全向輪運(yùn)動(dòng)平臺(tái)分析(編輯修改稿)
2025-07-22 04:11 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 (30+θ)cos?(30θ)sinθsin?(30+θ)sin?(30θ)cosθLLLf1f2f3 如上式所示，基于機(jī)器人動(dòng)力學(xué)模型的控制方案，直接根據(jù)機(jī)器人的動(dòng)力學(xué)模型設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)控制器，控制器的輸出為機(jī)器人上驅(qū)動(dòng)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電壓?；趧?dòng)力學(xué)模型的控制方案，不需對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)進(jìn)行底層的速度控制，消除了底層速度控制帶來(lái)的延時(shí)。由動(dòng)力學(xué)方程：mxemyeIθ=FXFYM=3232012121LLLf1f2f3可知在體坐標(biāo)系中各個(gè)方向上的控制輸入輸出是獨(dú)立的并且相互之間無(wú)耦合；于是可在體坐標(biāo)中對(duì)各個(gè)控制量分別進(jìn)行控制。當(dāng)以各個(gè)電機(jī)電壓作為控制量U時(shí)，對(duì)控制量U進(jìn)行矩陣變換Tb3╳3U后可得到各個(gè)方向控制量Fu=Tb3╳3U。先對(duì)系統(tǒng)參數(shù)mI進(jìn)行辨識(shí)，得到由控制量Fu到速度V的傳遞函數(shù)；然后設(shè)計(jì)Fu的控制器，進(jìn)過(guò)變換Ta3╳3Fu后得到各個(gè)電機(jī)的控制量U=Ta3╳3Fu 。速度控制指令vxevye ω由第2節(jié)控制律求得。圓弧模型在文獻(xiàn)[4]中介紹機(jī)器人里程計(jì)圓弧模型是把移動(dòng)機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的實(shí)際軌跡通過(guò)圓弧去逼近。圖7平臺(tái)樣品示意圖[5]圖8 采樣期間的圓弧運(yùn)動(dòng)軌跡圖中Axn,yn,θn和Bxn+1,yn+1,θn+1分別為在采樣時(shí)間間隔內(nèi)起始點(diǎn)與終點(diǎn)的位姿坐標(biāo)，AB為采樣期間的圓弧軌跡，利用圖中幾何關(guān)系可以得到運(yùn)動(dòng)軌跡為圓弧時(shí)的推算公式如下：xn+1=xn+L?SR+?SL2?SR?SLsinθn+?SR?SLLsinθnyn+1=ynL?SR+?SL2?SR?SLcosθn+?SR?SLLcosθnθn+1=θn+?SR?SLL 當(dāng)?SR?SL較小時(shí)可采用直線模型xn+1=xn+?SR+?SL2cosθn+?SR?SLLyn+1=yn+?SR+?SL2sinθn+?SR?SLLθn+1=θn+?SR?SLL 隨著移動(dòng)距離的增加，誤差逐漸加大，其誤差的來(lái)源主要包括系統(tǒng)誤差和非系統(tǒng)誤差。系統(tǒng)誤差跟實(shí)際采用的器件的精度和測(cè)量上的誤差等方面產(chǎn)生的；非系統(tǒng)誤差是在移動(dòng)過(guò)程中隨機(jī)發(fā)生的誤差，主要包括：測(cè)位輪子的打滑、路況等。由于非系統(tǒng)誤差不容易消除，因此，這里將通過(guò)實(shí)驗(yàn)的方法來(lái)校準(zhǔn)機(jī)構(gòu)的安裝精度，減小因系統(tǒng)誤差對(duì)定位精度產(chǎn)生較大影響。影響測(cè)量誤差的主要參數(shù)是編碼器輸出一個(gè)脈沖對(duì)應(yīng)輪子運(yùn)動(dòng)的距離r和兩個(gè)定位輪之間的距離L，r和L精度校正的具體方法和實(shí)現(xiàn)步驟如下：編碼器一個(gè)脈沖代表定位輪運(yùn)行的距離r校正方法：使兩個(gè)定位輪在室內(nèi)平面上沿著一條 5 米長(zhǎng)度的直線運(yùn)行，編寫軟件程序，對(duì)與定位輪同軸相連的兩個(gè)自由編碼器的輸出脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，將該數(shù)值記錄左右自由編碼器輸出脈沖個(gè)數(shù)NL和NR，根據(jù)公式r=5000(NL+NR)/2mm求出每次測(cè)量計(jì)算得到r的值，再取平均值即可。經(jīng)過(guò)多次測(cè)試實(shí)驗(yàn)結(jié)果列表。
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