[发明专利]一种基于梯度下降的轮式移动机器人状态调整方法

权利要求书

1.一种基于梯度下降的轮式移动机器人状态调整方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、根据最小化轮式移动机器人当前状态与期望调整状态之间的偏差，基于梯度下降公式，设计在速度层上描述的新型性能指标；

S2、最小化所述新型性能指标，建立速度层状态调整方案；

S3、将所述速度层状态调整方案转化为二次型优化问题；

S4、采用递归神经网络对所述二次型优化问题进行求解，输出所述轮式移动机器人期望调整状态的求解结果；

S5、根据所述求解结果，下位机控制器驱动移动平台的双轮和机器人的关节使得所述轮式移动机器人调整到期望的状态；

所述轮式移动机器人由一个双轮驱动的移动平台和一个安装在移动平台上拥有n个自由度的机器人组成；所述步骤S1中，基于梯度下降公式，设计在速度层上描述的新型性能指标为：

其中，||·||₂表示向量的二范数；表示轮式移动机器人的增广位置向量，P_x和P_y分别表示移动平台在水平地面上沿X轴和Y轴方向的位置，p_x∈R，p_y∈R；φ表示移动平台的朝向角，φ∈R；θ表示轮式移动机器人的关节角度，θ∈Rⁿ；表示轮式移动机器人的增广速度向量，和分别表示p_x、p_y和φ的时间导数，表示轮式移动机器人的关节速度，k表示调节性能指标参数，k＞0∈R；表示非线性映射，P_xd表示移动平台在水平地面上沿X轴方向的期望位置，p_xd∈R；P_yd表示移动平台在水平地面上沿Y轴方向的期望位置，p_yd∈R；φ_d表示移动平台在水平地面上的期望朝向角，φ_d∈R；θ_d表示轮式移动机器人的期望关节角度，θ_d∈Rⁿ。

2.如权利要求1所述的一种基于梯度下降的轮式移动机器人状态调整方法，其特征在于，所述步骤S2中，最小化所述新型性能指标，建立速度层状态调整方案为：

最小化：

约束条件：

θ^-≤θ≤θ⁺ (5)

其中，A表示移动平台的结构参数，A∈R^3×2；A＝[rcos(φ)/2,rcos(φ)/2；rsin(φ)/2,rsin(φ)/2；-r/l,r/l]，φ表示移动平台的朝向角，φ∈R；r表示移动平台驱动轮的半径，r＞0，r∈R；l表示移动平台两个驱动轮中心点的距离，l＞0，l∈R；表示移动平台双驱动轮的旋转角度，表示移动平台双驱动轮的旋转角速度，θ^±和分别表示移动平台双驱动轮的旋转角度移动平台双驱动轮的旋转角速度轮式移动机器人的关节角度θ和轮式移动机器人的关节速度的极限；是由的前三个元素组成，表示轮式移动机器人的增广速度向量；k表示调节性能指标参数；表示非线性映射；θ表示轮式移动机器人的关节角度。