带Mecanum轮的移动机器人全向移动控制研究.docx

第 31 卷增刊 1 2011 年 10 月 系统工程理论与实践 Systems Engineering — T heory Practice Vol.31, Sup.I Oct., 2011 文章编号： 1000-6788(2011)81-0066-07 中图分类号： TP242.6 文献标志码： A 带 M eca nu m 轮的移动机器人全向移动控制研究 刘磊，许晓呜 （上海理工大学 管理学院， 上海 200093) 摘 要 分析了一 种配有 Mecanu m 轮移动机器人的全向控制方法．该方法有效的控制了 Meca num 轮机器人平台 ， 对实验对象输入的导航参量设定值 (X 、Y 方向的平移速度与转动角度）转化为机器人各轮的控制转速设定值，并通过机器人本体仿真模块对电机以及机器人模型的仿真解算，得到 机器人的实际位姿状况．再反解出移动机器人的实际导航参量，用于机器人的导航位姿闭环控制． 关键词 Mecanum 轮； 移动机器人 ； 软件仿真； 闭环控制 Research on omni directional control of Mecanum wheel mobile robot LIU Lei, XU Xiao-ming (Business School, University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai 200093, China) Abstract This paper designs an method to implement the control of Mecanum wheel mobile robot. This method can transfer the navigation parameter setting value (velocity in X and Y axis direction and revolution angle) to controlling speed setting value of all wheels of robot, simulate the motor and robot model with the robot simulation module, and get the actual position and orientation status of robot. The actual navigation parameters can also be analyzed and used for navigation position and orientation close-loop control of robot. Keywords Mecanums wheel; mobile robot; software simulation; close loop control 引言 Meca num 轮这一设计方法是由 Bengtll on 在 1973 年设计的 其在平面上可以实现前后、左右和自转3 个自由度的运动 称为全方位移动机构[ l ] . 如图 1 所示．所属Meca num 轮轮体的圆周分布了许多鼓形小棍子 这些棍子的外廓线与轮子的理论圆周相重合，并且棍子能自由旋转，棍子的轴线与轮的轴线通常成 45 度 角 [2- 5]_ 图 1 M eca n u m 轮示意图 图 2 研究制造的群移动机器人 己设计制造了一群移动机器人 ， 移动方式采用的是履带，如图 2 所示 该群机器人可以通过机械手与另外的机器人腰带进行连接从而组成更大型的刚性机器人．在连接的过程中，采用履带机构不能实现机器人 的全方位移动，使得机器人在连接过程中首先要转向定位，然后才能直线前进与另外的机器人进行机械手对接然后如果想要朝非机械手连接方向拖动被连接的机器人，就需要借助机器人转台使机器人机械手的朝向 收稿日期： 2011-05-12 资助项目：国家自然科学基金; 上海市科委与地方院校能力建设项目(10550500800)作者简介： 刘磊 (1982-), 男，博士研究生，E-mail: some_Jiu@. 增刊 l 刘磊 等： 带 Mecanum 轮的移动机器人全向移动控制研究 67 与行进方向偏离才能实现在这个过程中需要消耗大址时间如果机器人采用的是全方位移动机构就可以直接进行机器人连接，连接后也可直接向任何方向拖动，从 而可提高群体工作效率[6 ]_ 本文即是先从系统的角度对 Mecanum 轮机构进行控制仿真， 获取设计参数， 为群机器人 Mecanum 轮全向移动机构的改造提供理论基础． 方案介绍