摘要: 随着机械与计算机的不停的提高和发展，智能机器人逐渐应用到人们生活的很多领域。轮式移动机器人具备灵活稳定的运动特性，在我们生产和生活各方面都具备很高的应用价值。轨迹跟踪控制是机器人研究领域的核心问题，是当前研究的热点。本文以质心与形... 展开 随着机械与计算机的不停的提高和发展，智能机器人逐渐应用到人们生活的很多领域。轮式移动机器人具备灵活稳定的运动特性，在我们生产和生活各方面都具备很高的应用价值。轨迹跟踪控制是机器人研究领域的核心问题，是当前研究的热点。本文以质心与形心不重合的三轮机器人为研究对象，从运动学和动力学双模型入手，考虑机器人的驱动轮打滑情况，以及驱动轮距离和驱动轮半径未知情况，主要研究内容 （1）针对质心和形心不重合的三轮机器人运动稳定性问题，分别基于矢量法和拉格朗日法建立三轮移动机器人的运动学和动力学模型，将横向位移误差和姿态角度误差作为虚拟控制量，设计一个基于Back-stepping法的改进运动学控制器；将速度误差和车轮力矩作为控制量，设计一个引入加速控制律的改进动力学控制器，通过设计直线轨迹和圆形轨迹的仿真实验证明；运用了该控制器后，不仅可以让实际轨迹准与期望轨迹一致，而且横向位移误差、姿态角度误差、速度和力矩输出等四个参数都可以在有限时间内达到稳定。 （2）针对移动机器人运动时驱动轮存在打滑干扰的问题，基于三轮机器人的运动学模型，设计了一个可估计驱动轮滑移率的非线性观测器；并基于观测器设计了一个引入非线性反馈法的自适应控制器，通过MATLAB仿真实验证明：观测器可以很好的估计三轮机器人驱动轮滑移率，当驱动轮发生打滑时，移动机器人可在较短时间内跟踪上期望轨迹，位姿误差也可以在有限时间内收敛达到稳定状态。 （3）针三轮机器人的控制精度问题，基于运动学模型设计了一个自适应控制器估计机器人驱动轮未知的半径和轮距，与没有引入自适应参数的控制器进行仿真对比，仿真结果表明：三轮机器人引入自适应参数后，跟踪期望轨迹的精度较高，位姿误差能够在有限时间内收敛达到稳定状态，线速度和角速度均可以准确的达到期望值，验证了所设计的控制器的有效性。 最后，对全文的研究内容进行总结，并对机器人控制未来的研究进行展望。 收起