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《四轮全方位轮式移动机器人的运动学模型研究_杨世强》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、2009年3月机械科学与技术March2009第28卷第3期MechanicalScienceandTechnologyforAerospaceEngineeringVol.28No.3四轮全方位轮式移动机器人的运动学模型研究杨世强,傅卫平,张鹏飞(西安理工大学机械与精密仪器工程学院,西安710048)杨世强摘要:具有平面上全部3个自由度的全方位移动机器人,可以实现灵活的运动,因而得到广泛的关注。本文在分析全方位轮式移动机器人特性的基础上,针对麦克纳姆轮在一个方向上为主动,在与其垂直的方向上为从动的特点,根据刚体运动学原理,对一种四轮全方位轮式移动机器人的运动学方程进行了推导,建立了运
2、动学模型,分析了运动学误差。最后,基于滚动窗口路径规划,通过计算机仿真与实验验证,结果表明该运动学模型正确可行。关键词:全方位轮;移动机器人;运动学模型中图分类号:TP24文献标识码:A文章编号:1003-8728(2009)03-0412-04AStudyoftheKinematicsModelofaMobileRobotwithFourOmni-directionalWheelsYangShiqiang,FuWeiping,ZhangPengfei(FacultyofMechanicalandPrecisionInstrumentEngineering,Xi′anUniversit
3、yofTechnology,Xi′an710048)Abstract:Omni-directionalmobilerobotswiththreedegreesoffreedompossesshighmobilityonthemotionplane.Anomni-directionalmobilerobotisconstructedwhichconsistsoffoursetsofwheelassembliesequallyspacedat90degreesfromoneanother.EachofitswheelassemblyconsistsofapairofMekanumwheel
4、swithanactive(thepro-pellingdirectionoftheactuator)andapassive(free-wheeling)directionwhichareorthogonaltoeachother.Thekinematicmodelofthemobilerobotisestablishedaccordingtorigidkinematics,andthekinematicprecisionoftheomni-directionalwheelisanalyzed.Thevalidityandfeasibilityofthiskinematicmodeli
5、sverifiedbyMATLABsimulationandexperimentsinlaboratorybasedonrollingwindowpathplanningalgorithm.Keywords:omni-directionalwheel;mobilerobot;kinematicsmodel轮式移动机器人具有良好的稳定性、较快的移国外很多研究机构对全方位轮式移动机器人的动能力等优点,在足球机器人比赛等领域得到了广有关问题,如车轮设计制造、机器人轮子的配置方案泛的应用。全方位轮式机器人能够在保持车体姿态以及机器人的运动学分析等方面进行了广泛的研[1～7]不变的情况下沿平面上
6、任意方向作直线移动,理论究,形成了许多有特色的移动机器人产品。国上可在机器人所处平面上以任何角度和速度运动,内部分高校和研究机构也对全方位机器人进行了研[8～11]机动性增强,非常适合工作在空间有限、狭窄、对机究,主要集中在小型足球机器人的应用方面,器人的机动性要求高的场合中。对全方位移动机器人的运动学模型的分析和讨论主[10,11]要建立在计算机仿真基础上。本文在分析全方位移动机器人特性的基础上,针对一种四轮全方收稿日期:2008-05-19基金项目:国家自然科学基金项目(10872160)和陕西省机械制造装位移动机器人建立了运动学模型,并通过计算机仿备重点实验室项目(05JS29)
7、资助真与实验,验证了该模型的正确性与可行性。作者简介:杨世强(1973-),博士研究生,研究方向为智能机器人,yangsq@126.com第3期杨世强等:四轮全方位轮式移动机器人的运动学模型研究4131全方位轮式移动机器人以全方位轮为行走机构的机器人,能够在保持移动机器人在平面上存在前后移动、左右移动车体姿态不变的前提下沿平面上任意方向作直线移和自身转动3个自由度的运动,若机器人所具有的动,运动路径最短,用时少,相比差动驱动机器人具自由度少于3
