輪式足球機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)研究與應(yīng)用.pdf

1、輪式移動(dòng)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制是機(jī)器人學(xué)中最具有挑戰(zhàn)性的問(wèn)題之一，對(duì)這一問(wèn)題的理論研究是廣泛而又深入的，但是缺少比較成熟的試驗(yàn)結(jié)果。機(jī)器人足球比賽的興起則為這一問(wèn)題的理論研究和模型測(cè)試提供了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的試驗(yàn)平臺(tái)。足球機(jī)器人比賽系統(tǒng)可描述為：多個(gè)機(jī)器人活動(dòng)在一個(gè)實(shí)時(shí)、噪聲以及對(duì)抗性的復(fù)雜環(huán)境下，通過(guò)協(xié)作、配合完成一個(gè)共同的目標(biāo)。環(huán)境的動(dòng)態(tài)性及對(duì)手不可預(yù)測(cè)的干擾，對(duì)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制性能有著更高的要求。 本文的研究目的就是針對(duì)足球機(jī)器人小車這一

2、真實(shí)的物理對(duì)象，研究和提高其運(yùn)動(dòng)控制性能，并通過(guò)機(jī)器人足球比賽這一復(fù)雜的、噪聲的、對(duì)抗性的環(huán)境來(lái)檢驗(yàn)它的實(shí)際效果。 首先，根據(jù)足球機(jī)器人系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，對(duì)控制任務(wù)進(jìn)行分層分解，構(gòu)建了足球機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的框架。 然后，推導(dǎo)了輪式足球機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)方程，分析了足球機(jī)器人的動(dòng)作特點(diǎn)，歸納了足球機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制的基本內(nèi)容。 將回聲狀態(tài)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用到經(jīng)典的差分驅(qū)動(dòng)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)速度控制問(wèn)題上，取得良好的效果。 針

3、對(duì)輪式移動(dòng)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃問(wèn)題，提出基于貝塞爾曲線的路徑規(guī)劃方法和一種基于粗糙集的路徑規(guī)劃方法，并用遺傳算法分別對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化，為后續(xù)的跟蹤控制問(wèn)題提供了方便。 最后，討論了足球機(jī)器人底層動(dòng)作的設(shè)計(jì)問(wèn)題，針對(duì)足球機(jī)器人的幾個(gè)底層基本動(dòng)作：跑位、轉(zhuǎn)角、跑直線，設(shè)計(jì)了一系列滿足實(shí)戰(zhàn)需要的控制算法，并設(shè)計(jì)了一種跟蹤曲率半徑的轉(zhuǎn)圓算法，一種基于貝塞爾曲線的動(dòng)態(tài)射門(mén)算法以及一種基于遞推思想的組合踢球算法，這些控制算法應(yīng)用于機(jī)器人世界杯足球賽