一种移动机器人伺服控制方法、装置及介质制造方法及图纸

本发明专利技术涉及机器人移动控制技术领域，特别涉及一种移动机器人伺服控制方法、装置及介质。本发明专利技术设计了一种移动机器人通过弯曲通道时的实时控制方式，针对移动机器人可以根据其与边界和目标位置实时计算伺服控制力，再结合伺服控制力和移动机器人动力学方程，既可控制移动机器人安全的通过弯曲通道，通用性强。相较于传统方式，减少了提前计算步骤，显著提高了突发情况的处理能力。本发明专利技术创新的将边界约束信息通过微分同胚映射到无界空间，结合等式约束力和不等式约束力既可算得伺服控制力，伺服控制力的计算公式中，随着距离移动机器人与边界距离越近，伺服控制力控制移动机器人远离边界的强度越大，计算简单且安全性强。计算简单且安全性强。计算简单且安全性强。

【技术实现步骤摘要】
一种移动机器人伺服控制方法、装置及介质


[0001]本专利技术涉及机器人移动控制
，特别涉及一种移动机器人伺服控制方法、装置及介质。

技术介绍

[0002]移动机器人在现代社会中发挥着重要作用，广泛应用于物流、仓储、医疗等领域。在许多实际应用中，机器人需要在有界弯曲路径上进行移动，例如狭窄的走廊、曲线通道或复杂环境中的定向移动等。目前针对移动机器人在有界弯曲路径上采取的方法通常是对移动机器人进行路径规划，例如A*算法，Dijkstra算法和RRT算法等。采用路径规划的方法往往在移动机器人运动前对路径进行事先确定，并将路径分为一系列的离散点，这种方式在面对弯曲路径是可能导致移动机器人无法精准的遵循路径甚至发生碰撞，同时存在计算复杂度高、精确度不够以及对环境适应性差等不足之处。为此，本专利技术所提及的方法从控制层面出发，旨在提高控制精度、适应性和实时性，以应对移动机器人在复杂弯曲路径环境中的运动任务。

技术实现思路

[0003]本专利技术公开了一种移动机器人伺服控制方法、装置及介质，它可以在移动口机器人通过弯曲通道时，实时计算本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种移动机器人伺服控制方法，其特征在于，具体方法为：获取所述移动机器人的初始位置、初始速度、所述移动机器人目标位置、所述移动机器人运动过程中的有界弯曲路径的边界信息；以任意初始状态，在所述弯曲路径内任意移动；根据所述移动机器人分别与所述边界和所述目标位置的距离，实时计算用于控制移动机器人的伺服控制力；所述移动机器人与所述边界越接近，所述不等式伺服约束力越大且使所述移动机器人远离所述边界。2.如权利要求1所述的移动机器人伺服控制方法，其特征在于，所述伺服控制力的具体计算方式为：基于所述移动机器人的工作环境，建立无约束下移动机器人的运动方程；获取所述移动机器人的初始状态和目标位置，以及由边界信息获得的边界约束信息；根据所述移动机器人的目标位置，将其写为二阶等式约束形式；基于Udwadia
‑
Kalaba方程，确定等式约束力；利用微分同胚将所述边界约束信息映射到无界空间；根据二阶等式约束以及无界空间的状态变量确定控制向量；根据所述控制向量，在约束系数矩阵的正交空间内确定不等式约束力；根据等式约束力和不等式约束力，计算得到移动机器人的伺服控制力。3.如权利要求2所述的移动机器人伺服控制方法，其特征在于，所述无约束下移动机器人的运动方程为其中自变量t为时间,q为广义位置，为广义速度，为广义加速度，M(q,t)为移动机器人的惯性矩阵，可表示为式中，为科氏力矩阵，是其他干扰力；所述初始状态包括初始位置q0＝[x
0 y0]
T
、初始速度目标位置为x
goal
，边界约束信息为：式中g(q,t)为约束函数，b和分别是常数，代表约束方程的下界和上界；根据目标位置约束x＝x
goal
，二阶等式约束表示为：其中，α＞0和β＞0为常数；将所述二阶等式约束表示为等式约束矩阵为：基于UK方程，约束系统的运动方程为：确定等式约束力为
其中，“+”代表矩阵的广义逆；利用微分同胚将所述边界约束映射到无界空间，具体可表示为其中为无界空间状态变量，φ(q)为连续可微的映射函数，且满足q＝φ
‑1(η)，具体可表示为此时满足，当g(q,t)
→
b时，η
→‑
∞；当时，η
→
+∞；确定控制向量，可表示为：其中，λ1＞0和λ2＞0为常数；另外＞0为常数；另外其中，约束系数矩阵的正交空间内确定不等式约束力，可被表示为根据等式约束力和不等式约束力，计算得到伺服控制力为：4.如权利要求3所述的移动机器人伺服控制方法，其特征在于，所述移动机器人为两轮差速移动机器人，根据伺服控制力控制移动机器人的具体方法为：根据伺服控制力可得到两轮差速移动机器人的动力学方程其中，γ＝...

【专利技术属性】
技术研发人员：甄圣超，孟超群，刘晓黎，王发良，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：