一种基于运动学的巡视器轮系协调控制方法

摘要

本发明涉及一种基于运动学的巡视器轮系协调控制方法，该巡视器轮系包括两个前轮、两个后轮和两个中轮共六个轮子，其中两个前轮和两个后轮均为转向轮，该六个轮子在同一个平面上或不在同一个平面上，具体步骤如下：（1）、分别计算巡视器轮系中两个前轮和两个后轮的转向角，具体为首先计算转向轮的速度和位置使速度与位置互相垂直，从而求得转向角（2）求解巡视器轮系中六个轮子的速度并对速度进行调节，该方法使得巡视器在非平面地形下，仍能够最大限度地确保轮系运动的协调性，有效降低转向轮转角调节过程中由于转角误差过大给整器带来的非协调性负面影响，且适用各种复杂地形，具有良好的行走表现，实用性强。

主权项

1.一种基于运动学的巡视器轮系协调控制方法，其特征在于：所述巡视器轮系包括两个前轮、两个后轮和两个中轮共六个轮子，其中两个前轮和两个后轮为转向轮，所述六个轮子在同一个平面上或不在同一个平面上，具体实现步骤如下：步骤（一）、分别计算巡视器轮系中两个前轮和两个后轮的转向角，具体方法为：（1）、建立巡视器车体坐标系OXYZ，其中巡视器车体前进的方向为X方向，Y方向与Z方向为垂直于X方向的平面内任意两条垂直向量所指的方向，且满足右手定则，计算两个前轮和两个后轮中每一个轮子相对于车体坐标系OXYZ的速度${\stackrel{·}{p}}_{\mathrm{iv}}={\left[\begin{array}{ccc}{\stackrel{·}{x}}_{\mathrm{iv}}& {\stackrel{·}{y}}_{\mathrm{iv}}& {\stackrel{·}{z}}_{\mathrm{iv}}\end{array}\right]}^T$其中：为在X方向的分量、为在Y方向的分量、为在Z方向的分量；i=1、2、5、6；（2）、计算两个前轮和两个后轮中每一个轮子相对于巡视器的转向中心O_ICM的位置p_Ci：$p_{C_i}={\left[\begin{array}{ccc}{x}_{C_i}& y_{C_i}& z_{C_i}\end{array}\right]}^T$其中：为在X方向的分量、为在Y方向的分量、为在Z方向的分量；i=1、2、5、6；（3）、使速度与位置互相垂直，即满足如下公式：$x_{C_i}{\stackrel{·}{x}}_{\mathrm{iv}}+y_{C_i}{\stackrel{·}{y}}_{\mathrm{iv}}+z_{C_i}{\stackrel{·}{z}}_{\mathrm{iv}}=0$求解所述公式得到两个前轮和两个后轮中每一个轮子的转向角i=1、2、5、6；步骤（二）、求解巡视器轮系中六个轮子的速度并通过如下公式对速度进行调节，得到调节后的速度v_ix：$v_{\mathrm{ix}}=K_e^2{\bar{v}}_{\mathrm{ix}}$其中：$K_e=1-\frac{\max (0,\min (e_{{\delta }_{\max }},e_{\max })-e_{\min })}{{\delta }_e}$δ_e为调节参照角度；为两个前轮和两个后轮中最大转角偏差；e_min为设定的偏差角度下限；e_max为设定的偏差角度上限。