摘要: 该文的研究目的就是针对足球机器人小车这一真实的、具有典型非完整性的物理对象,研究和提高其运动控制性能,并通过机器人足球比赛这一复杂的、噪声的、对抗性的环境来检验它的实际效果.首先,该文根据足球机器人系统的结构特点,对控制任务进行分层分解... 展开 该文的研究目的就是针对足球机器人小车这一真实的、具有典型非完整性的物理对象,研究和提高其运动控制性能,并通过机器人足球比赛这一复杂的、噪声的、对抗性的环境来检验它的实际效果.首先,该文根据足球机器人系统的结构特点,对控制任务进行分层分解,构建了足球机器人运动控制系统的框架.然后,该文推导了轮式足球机器人运动学和动力学方程,分析了足球机器人的动作特点,归纳了足球机器人运动控制的基本内容.针对非完整轮式移动机器人的运动规划问题,该文通过在链式系统形式下的讨论,提出基于贝塞尔曲线的路径规划方法,保证了路径上每一点均满足非完整约束.为解决规划的控制轨线中含有速度跳跃点的问题,该文提出基于Harr小波分解的状态时间轨线的规划方法,为后续的跟踪控制问题提供了方便.该文在考虑了视觉系统延迟的前提下,利用扩展卡尔曼滤波算法对视觉图像信息进行位姿估计,有效地滤除了图像信息中的噪声.为了实现机器人对于不确定动力学扰动的不敏感性,该文设计了基于饱和鲁棒控制和积分调节相结合的速度跟踪控制器,实验结果表明该方法可以有效抑制车体的动力学扰动.通过对轮式移动机器人运动误差的分析,该文设计了基于交叉耦合的误差补偿方法,将单轮的控制精度与机器人的运动控制精度关联在一起协调控制.最后,该文讨论了微型足球机器人底层动作的设计问题,针对足球机器人的三个底层基本动作:跑位与转角动作、踢球动作和避碰动作,设计了一系列满足实战需要的控制算法,应用于2002年机器人世界杯足球赛中,取得了出色的成绩. 收起