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多转向驱动拖挂式机器人实验平台构建 答 辩 人：许程广 专 业：自动化 学 号： 1010465 指导教师：苑晶副教授 研究背景： 拖挂式运输车 拖车上装配有转向控制装置，使 得拖车具备转向功能。 单转向驱动型 多转向驱动型 拖挂式机器人分类： 拖挂式机器人 拖车不具有转向功能只能被动 跟随牵引车运动。 实验平台构建的意义： 如今，国内对多转向驱动拖挂式机器人运动控制的 理论研究硕果累累。但尚缺乏统一的实验平台，这导致 研究过程中所使用的软硬件设备千差万别，研究成果移 植性差。不利于相关理论的实践和发展。 故而构建一个多转向驱动拖挂式实验平台是有实际 价值和意义的。 生成三次多项式曲线，并以恒定线 速度跟踪；为拖车提供控制输入 客户机 拖车 牵引车 客户机 牵引车 拖车 装配有转向控制装置，转向角受牵引车控制 实验平台组成： 牵引车跟踪策略： 平面模型： 数学模型： 差值离散化： 开环控制： Y Y X O1 O2 C V O 开环控制无需反馈，实现起来较为简便； 实验室环境复杂，电磁干扰等影响多，开环控制由于没有传感器等反馈环节，不会受此类干扰的影响，故而比较适合短距离的实验室环境。 拖车跟踪策略： 角度控制量数据包 拆包 PWM占空比设置 SCI 终止 舵机 开始 等待 Y N 整车跟踪策略： 牵引车 拖 车 初始位姿 三次多项式 维普算法 客户机设计： 客户机 笔记本电脑 ARIA ARIA是建立在C++基础上的源代码开放的开发环境，为本实验平台提供优秀的用户界面，包含机器人运动控制的各类常用库，便于开发者编写自己的机器人控制程序。（插入aria体系结构） 牵引车设计： 牵引车所使用的是Pioneer 3轮式移动机器人，其优点如下： 1. 物理结构 2. 运动体系 3. 集成PC 体型小巧轻便，便于在实验室等狭小环境下运行。 运动体系由两个差分轮和一个支撑导向轮组成，通过差分轮的正反转来实现小车的前进和转向， 相比于其他移动机器人，运动灵活性高，而且控制相对简单易行。 机器人上集成了一台计算机，用户可以直接通过远程桌面的方式直接操作，使得机器人更加智能化。 拖车设计： 控制 拖 车 电 源 单片机 舵 机 供电 硬件实现： 单片机 舵机模块 电源模块 实验平台组装： 客户机和拖挂式机器人的通信，是依靠集成在机器人上的电脑建立的以太网，以远程桌面形式进行操作和控制。 客户机设置界面： 实验结果： 1.轨迹跟踪算法仿真： 2.拖挂式机器人轨迹跟踪结果： 论文工作总结： 客户机方面 牵引车方面 拖车方面