不确定非完整移动机器人的轨迹跟踪控制

2012年04月27日10:22:21 本网站我要评论(2)字号：T | T | T

杨　芳，王朝立
上海理工大学管理学院，上海

宁波工程学院理学院，浙江宁波

上海理工大学控制科学与工程系，上海

摘　　　要：具有未校准视觉参数的非完整移动机器人的运动学系统具有参数不确定性，较一般的运动学系统更加复杂。基于视觉反馈、Ｂａｒｂａｌａｔｓ定理和Ｌｙａｐｕｎｏｖ直接方法，研究了具有未标定摄像机参数的非完整移动机器人的轨迹跟踪问题。首先，利用固定在天花板上的针孔摄像机透视投影模型，提出了一种新的基于视觉伺服的移动机器人运动学跟踪误差模型；基于这个模型，提出了一种新的与未知视觉参数无关的动态反馈跟踪控制器该控制器不仅保证系统的状态渐近跟踪给定参考轨迹，而且控制器是全局的，通过Ｌｙａｐｕｎｏｖ方法严格证明了闭环系统的稳定性。在惯性系和图像坐标系下讨论跟踪问题，使问题变的简单且设计的控制
器更加有用。较后，仿真结果证实了所提出的控制器的有效性。

关　键　词：非完整移动机器人；跟踪；运动学；视觉伺服

１　引　言
近年来，随着轮式移动机器人（ＷＭＲ）在各个领域的广泛应用，对ＷＭＲ运动控制的精度要求也越来越高。将各种传感器引入到ＷＭＲ运动控制中构成闭环系统成为必然的发展趋势。自从１９世纪８０年代后期，关于视觉伺服和基于视觉的机械臂的研究涌现了很多结果［１４］。较近，基于视觉伺服的非完整移动机器人的轨迹跟踪问题被提出［５７］。文献［６］，对固定在欠驱动的轮式移动机器人上的单目摄像机系统，提出了基于单应性矩阵的自适应视觉伺服轨迹跟踪控制器。文献［７］在假设与摄像机有关的标量因子α１，α２未知但相等的情形下，基于视觉反馈控制策略，研究了非完整移动机器人的视觉伺服跟踪问题，但该方法对α１≠α２的情形不适用。本文对基于视觉伺服的ＷＭＲ运动学跟踪误差模型，设计了一种新的与未知的视觉参数无关的动态反馈跟跟踪控制器，实现了对给定的参考轨迹的全局渐近跟踪。本文放宽了文献［７］的假设，拓宽了应用范围。

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