[发明专利]一种考虑未知控制方向的地面机器人控制系统及控制方法

权利要求书

1.一种地面机器人控制系统，其特征在于，所述控制系统包括地面控制站、地面机器人和定位追踪设备，定位追踪设备捕捉地面机器人的三维位置，并将定位信息发送至地面控制站；地面控制站将定位信息变换为地面机器人位置和姿态，并根据用户设置的地面机器人的行动轨迹和地面机器人的位置和姿态，计算出地面机器人下一步的控制目标，传送给地面机器人；地面机器人根据地面控制站发送的数据，运行考虑未知控制方向的控制算法，计算下一刻运动速度和角速度，并变换为PWM波输出，驱动机器人移动到目标点，所述考虑未知控制方向的控制算法形式如下：

x为地面机器人当前时刻位置，b为未知控制系数，u(t)为控制输入；

所述控制输入u(t)的计算公式如下：

u(t)＝N₀(k)(x-x₀)

N₀(k)＝k²sin(k)

其中，x₀为地面机器人要到达的目标点，k为中间量，γ为正常数，N₀为一类Nussbaum函数，满足如下条件：

sup(*)，inf(*)分别表示上限和下限。

2.根据权利要求1所述的地面机器人控制系统，其特征在于，还包括用户设备，所述用户设备连接至地面控制站，用于供用户设定地面机器人行动轨迹，并将行动轨迹发送至地面控制站。

3.根据权利要求1或2所述的地面机器人控制系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

定位追踪设备捕捉地面机器人的三维位置，将定位信息发送至地面控制站；

地面控制站将定位信息变换为地面机器人位置和姿态；

地面控制站根据用户设置的地面机器人的行动轨迹，以及地面机器人的位置和姿态，计算出地面机器人下一步的控制目标；

地面控制站将下一步控制目标和当前位置、姿态传给地面机器人；

地面机器人根据地面控制站发送的数据，运行考虑未知控制方向的控制算法，计算出下一刻运动速度和角速度，变换为PWM波输出，驱动机器人移动到目标点；

其中，所述考虑未知控制方向的控制算法形式如下：

x为地面机器人当前时刻位置，b为未知控制系数，u(t)为控制输入；

所述控制输入u(t)的计算公式如下：

u(t)＝N₀(k)(x-x₀)

N₀(k)＝k²sin(k)

其中，x₀为地面机器人要到达的目标点，k为中间量，γ为正常数，N₀为一类Nussbaum函数，满足如下条件：

sup(*)，inf(*)分别表示上限和下限。

4.根据权利要求3所述的地面机器人的控制方法，其特征在于，地面控制站将下一步控制目标和当前位置、姿态传给地面机器人时，还将校验信息传送给地面机器人，所述校验信息包括跟踪标志位和通讯标志位，地面机器人接收到地面控制站发送的数据后，先根据两个标志位进行数据校验，两个标志位都为1，则校验成功，再将校验后的控制目标和位置信息作为控制算法的输入。

5.根据权利要求3所述的地面机器人的控制方法，其特征在于，所述地面机器人计算出下一刻运动速度和角速度后，将速度和角速度信息变换为左右两轮速度，再将左右两轮速度变换为编码器PWM波输出，传入执行器。