В связи с сегодняшним применением колесных транспортных средств в жизни человека, включая промышленность, транспорт и безопасность, можно прогнозировать будущее с широким использованием колесных мобильных роботов (WMR)
Основные проблемы в области управления движением WMR можно разделить на три основные категории:
- Отслеживание траекторий
- Следование по траектории
- Точечная стабилизация
Они являются общими проблемами, которые существуют у всех типов WMR, таких как дифференциально управляемые роботы, автомобильные роботы и тягачи-прицепы.
При проблемах с регулировкой положения (ориентация и положение) точки или позиции, при отсутствии препятствий, целью является перемещение робота в желаемую точку, начиная с исходной позиции.
Учитывая условия идеальной прокатки на колесах роботов, возникают особые ограничения для WMR в их кинематике, которые классифицируют их как типичные неголономные системы. Это ограничение усложняет задачу точечной стабилизации WMR, поскольку невозможно создать дифференцированный или даже непрерывный контроль обратной связи по состоянию для стабилизации робота на нужной цели.
Первым шагом к достижению закона контроля во многих исследованиях является трансформация координат или состояний системы
Это преобразование в основном используется для того, чтобы сделать процесс достижения контроля легким и доступным
Цепная форма является одним из известных подходов к преобразованию системных входов и состояний. Этот метод также эффективен в случаях, когда речь идет о роботе-тракторе-прицепе.
Для стабилизации неголономических систем в виде цепочки были предложены различные стратегии обратной связи. Другая знакомая форма преобразования включает в себя изменение кинематической или динамической координаты с декартовой на полярную. Использование этого преобразования изменяет реакцию системы и дает оптимальные результаты, но в некоторых случаях созданные законы управления имеют свои особенности.
В рамках недавнего исследования было предложено преобразование декартовой координаты
Это преобразование вводит положение и ориентацию желаемых положений в координату, которая привязывается к роботу. Это преобразование ранее использовалось для решения проблемы отслеживания траекторий движения WMR.
После преобразования координат в предыдущих исследованиях использовались различные методы для получения соответствующего закона контроля.
К трем основным стратегиям, которые применялись в этих системах, относятся:
- стабилизация с переменным периодом времени;
- гибридная стабилизация;
- прерывистая стабилизация с переменным периодом времени.
Однако большинство предыдущих исследований страдают от недостатка одновременной простоты и хорошей производительности, что побуждает ученых искать новые методы.
Для решения этой проблемы в недавней работе была разработана новая функция нижней границы
Были представлены две стратегии управления для точечной стабилизации дифференциально управляемого колесного мобильного робота
Полученные результаты подтвердили эффективность предложенного новшества "Функции нижних граней и лемм Барбалата".
Двойственность управляющих команд, наличие двух отдельных путей и хорошая производительность - вот основные отличительные черты законов управления по сравнению с предыдущими исследованиями. Оба предложенных контроллера не имеют сингулярности или ограничений по декартовой координате. Простая структура законов регулирования предусматривает, что предлагаемые контроллеры могут работать на недорогом процессоре, так как они имеют низкую вычислительную нагрузку.
Внесены также изменения в разработанные законы о контроле при наличии препятствий.
Поэтому предлагаемые методы имеют возможность работать в более реалистичной ситуации.
