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基于偏微分方程約束的機器人群集運動(dòng)控制系統設計
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西安明德理工學(xué)院

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2021年西安明德理工學(xué)院教育教學(xué)改革研究項目:線(xiàn)性代數實(shí)用性教學(xué)的研究與實(shí)踐(JG2021YB07)


Design of robot cluster motion control system based on partial differential equation constraints
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    摘要:

    為充分發(fā)揮機器人群集的協(xié)作優(yōu)勢,克服單機器人能力不足問(wèn)題,利用偏微分方程約束理論,設計機器人群集運動(dòng)控制系統。擴大機器人群集間通信網(wǎng)絡(luò )范圍,改裝機器人傳感器、運動(dòng)控制器和驅動(dòng)電機設備。在硬件設備的支持下,考慮機械結構、運動(dòng)與動(dòng)力工作原理,建立機器人群集數學(xué)模型。分配機器人群集運動(dòng)任務(wù),利用偏微分方程規劃機器人群集編隊運動(dòng)路徑,設置規劃路徑作為機器人群集運動(dòng)的約束條件。從位置和姿態(tài)角兩個(gè)方面計算運動(dòng)控制量,通過(guò)控制指令的生成與轉換,實(shí)現系統的機器人群集運動(dòng)控制功能。通過(guò)系統測試實(shí)驗得出結論:與傳統運動(dòng)控制系統相比,在優(yōu)化設計系統的控制下,機器人群集的運動(dòng)跟蹤控制誤差為13cm,機器人群集運動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的碰撞次數得到明顯減少,即優(yōu)化設計系統具有良好的控制效果。

    Abstract:

    In order to give full play to the cooperative advantages of robot clusters and overcome the problem of insufficient capacity of single robot, the cluster motion control system of robots is designed by using the constraint theory of partial differential equations. We will expand the range of communication networks between robot clusters, and refit robot sensors, motion controllers, and drive motor equipment. With the support of hardware equipment, considering the mechanical structure, motion and dynamic working principle, a mathematical model of robot cluster is established. The task of robot cluster movement is assigned, and the path of robot cluster formation movement is planned by using partial differential equation, and the planned path is set as the constraint condition of robot cluster movement. The motion control quantity is calculated from the position and attitude angle, and the cluster motion control function of the system is realized through the generation and conversion of control commands. Through the system test experiment, it is concluded that: compared with the traditional motion control system, under the control of the optimal design system, the motion tracking control error of the robot cluster is 13cm, and the number of collisions generated in the process of robot cluster movement is significantly reduced, that is, the optimal design system has a good control effect.

    參考文獻
    相似文獻
    引證文獻
引用本文

董慧.基于偏微分方程約束的機器人群集運動(dòng)控制系統設計計算機測量與控制[J].,2023,31(4):130-135.

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  • 收稿日期:2022-12-09
  • 最后修改日期:2023-01-12
  • 錄用日期:2023-01-13
  • 在線(xiàn)發(fā)布日期: 2023-04-24
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