[发明专利]一种机器人双轮差动越障底盘运动轨迹获取方法

说明书

本发明公开了一种机器人双轮差动越障底盘运动轨迹获取方法，包括以下步骤：1)取得各个转动轮的转动状态；2)建立越障底盘运动学模型，确定小车整体质心O点在两轮轴中心距离D(t)上的位置p_o；3)计算出底盘运动中p_o处的速度大小V_O和路径P(t)；4)建立小车底盘路径函数与偏航角函数，计算质心的运动坐标；5)根据步骤4)的运动坐标建立，带入各转动轮的转动状态，输出小车的运动轨迹。本发明提供的机器人越障底盘运动轨迹获取方法，既适用于轴连接底盘，又适用于弹簧连接底盘，能够实时实现机器人运动位置反馈和运动路径的取得，从而帮助实现机器人运动导航和运动情况描述。

技术领域

本发明涉及自动化控制领域，特别是涉及一种机器人双轮差动越障底盘运动轨迹获取方法。

背景技术

现有技术中，机器人通常采用双轮差动来实现运动，即两个驱动轮各自连接有独立驱动电机，目前的越障底盘主要是刚性轴连接底盘，由于刚性轴连接的连接方式使得运动轮在垂直方向上无运动自由，因此其底盘越障性能较差，不能行驶在有坑洼的路面上，强度较高，柔韧度较差，解决这个问题是利用弹簧连接底盘，减少底盘刚性，但是这种底盘不容易精确控制，无法确定其在运动中的运动情况，现有技术中，缺少一种机器人双轮差动越障底盘运动轨迹获取方法，使其既能够应用于轴连接底盘，同时也能够应用于弹簧底盘。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种机器人双轮差动越障底盘运动轨迹获取方法，使其既能够应用于轴连接底盘，同时也能够应用于弹簧底盘。

为实现上述目的，本发明提供了一种机器人双轮差动越障底盘运动轨迹获取方法，包括以下步骤：

1)取得各个转动轮的转动状态；

2)建立越障底盘运动学模型，确定小车整体质心O点在两轮轴中心距离D(t)上的位置；

3)计算出底盘运动中p_o处的速度大小V_O和路径P(t)；

4)建立小车底盘路径函数与偏航角函数，计算质心的运动坐标；

5)根据步骤4)的运动坐标建立，带入各转动轮的转动状态，输出小车的运动轨迹。

较优的，所述步骤2)中，按照以下公式计算小车质心O点在D(t)上的映射位置为p_o处：

D＝2(R_k+R_d)

D为小车在静止和水平时候的两轴距离；

R_d为弹簧上方固定点与驱动轮中心距离；

R_k为弹簧下方固定点与底盘中心距离。

较优的，所述步骤3)中，按照下列公式计算底盘运动中p_o处的速度大小V_O和路径P(t)：

其中，R为驱动轮半径；

R_d为弹簧上方固定点与轮中心距离；

R_k为弹簧下方固定点与底盘中心距离；

θ_dl为左轮轴与x轴夹角；

θ_dr为右轮轴与x轴夹角；

θ_wl为左轮的转角角度；