matlab轮式机器人的轨迹跟踪控制及仿真研究(2)
2 轮式移动机器人运动学模型的建立
2.1 模型建立的基础 顾名思义，轮式移动机器人的运动机构就是他们的轮子，轮子固定不固定，是不是驱动轮、可不可以转动、轮子的数目等都会影响对于轮式移动机器人运动学模型的建立，本文选定的三轮轮式移动机器人，三轮均属于传统轮即，在轮子与地的接触面上只发生滚动运动，不发生滑动运动，后两轮为驱动轮，前轮为导向轮，可绕垂直于运动平面的轴向转动，并且导向轮处于驱动轮连线的中垂线上。 描述移动机器人的运动可用其运动速度、位置坐标、转向速度等量来描述，在机器人的运动平面建立xy坐标系，速度可分解为沿x轴的速度分量和沿y轴的速度分量，位置坐标可用 xy 坐标确定，转速可用dθdt来表示，θ 为机器人运动方向与 x 轴的正方向的夹角。 轮式移动机器人运动学模型的建立方法有很多，常见的有以下三种：速度表示法、坐标变换法和几何法。速度表示法，通过描述轮式移动机器人运动的速度关系来建立方程，速度包括线速度和角速度文献综述。几何法是利用机器人运动时不同部位之间的几何关系建立方程。坐标变换法比较复杂，在对机器人模型建立关节坐标系的基础上，利用 D.H 坐标变换法则对轮心等位置相对于地面的位置变化关系建立车体位置变换关系式，再对时间求导，建立机器人模型的雅可比方程式，常用于轮式移动机器人运动在不规则平面时运动模型的建立。然而这种方法繁复琐碎，得到的方程式复杂，并且物理意义不明确。 本文主要研究轮式移动机器人在平面的运动问题，所以采用速度表示法，简洁明了，符合研究要求的同时，简化了建模的运算。