RoboCup中型组足球机器人运动控制算法
摘要针对RoboCup机器人路径规划和位姿控制的特点以二维模糊控制器为基础分别设计了基于误差分析的论域自调整伸缩因子和基于路径的误差累积因子提出了一种基于误差累积因子的论域自调整模糊控制算法仿真及试验结果表明该算法具有控制精度高、实时性强能快速、准确地跟踪期望路径的特点关键词足球机器人运动控制误差累积因子论域自调整模糊控制
机器人足球世界杯RoboCup作为人工智能和机器人学的一个研究课题融入了实时视觉技术、运动控制、分布式网络和人工智能等多个领域、学科是当前人工智能和机器人领域的研究热点之一运动控制是整个全自主足球机器人系统的基础因而从某种意义上说运动控制系统的控制质量对整个系统的控制效果起着决定性的作用传统的运动控制算法采用PID控制尽管PID控制精度高但需要精确的数学模型并且其参数的整定极为困难不少学者探讨运用智能控制算法如基于模糊逻辑的模糊控制器1其设计是以控制专家对系统的知识和经验为依据的并不依赖于系统精确的数学模型然而模糊控制器中的控制规则和隶属函数的选取都具有较大的主观性控制规则的合理获取和隶属函数的确定是设计模糊控制器的难点问题本研究综合考虑算法简单和控制有效这两方面的要求在文献提出的论域自适应模糊控制的基础上结合RoboCup中型组三轮全向足球机器人路径规划和位姿控制的特点通过实时改变模糊控制论域和修正期望速度提出了基于累积误差因子的论域自调整的模糊控制算法该算法具有控制精度高、稳定性好、能实时逼近期望路径的特点完全满足RoboCup足球机器人运动控制的要求
1三轮全向足球机器人运动学模型分析
以三轮全向移动机器人为研究对象其驱动部分由3个瑞典轮组成径向对称安装各轮互成120角滚柱垂直于各主轮建立如图1所示的世界坐标系xoy和机器人坐标系XOY
图1三轮全向机器人模型Fig1Themodelofthethreewheelom
idirectio
almobilerobot
图1中为机器人坐标系与世界坐标系之间的夹角为驱动轮间的夹角120L为机器人中心到轮子中心的水平距离设v1v2v3为全向轮线速度建立该机器人的运动学模型
f式中VXVY分别为机器人在XOY坐标系X轴和Y轴的速度分量建立机器人坐标系与世界坐标系的变换矩阵
为机器人自转的角速度
由式12可以得出
（3）
因此针对全向机器人的路径规划和位姿控制通过矢量分解和坐标变化即可转换为对机器人每个轴驱r