极大或极小，即或公式覆盖式路径规划方法设计设履带机器人作业区域为长方形区域，区域大小已知，环境信息未知。履带机器人先全局规划出没有障碍时的覆盖路径如图所示。若遇到障碍物，则进行局,其中表示机器人终点和起点坐标值,定义设机器人覆盖区域为且可行覆盖轨迹丛或部规划，避开障碍物，然后回到原来规划路径上来，规划路径如图所示无障碍时的规划路径有障碍时的规划路径以运动平台左下角为原点建立规划路径坐标系如图所示。直线轨迹的方程为,公式式中，为轨迹序号为履带机器人宽度为平台长度为平台宽度由式履带机器人运动学模型可计算出履带机器人任意时刻的位置和方向角，此位置和方向角与规划出的轨迹上的位置和方向角相比较，然后进行校正，从而使履带机器人按规划路径行走。当路径上出现无法逾越的障碍物时，用增量式算法进行局部路径规划，避开障碍物，计算履带机器人此时的位置和方向角以及位置误差和航向误差，再根据位置误差和航向误差，使履带机器人回到原来路径上。轨迹控制算法的设计按照跟踪偏差最小原则，当与预定路径之问的偏差为时，履带机器人逼近预定图履带机器人规划路径图运动平台坐标系路线。设履带机器人的切向速度为恒定值，则最小转弯半径由履带机器人的最大角速度决定。显然公式此外，理想路线上各点的方向角则是偏差的函数，容易推得公式可以想到，当履带机器人与预定路径偏差为时，我们只需控制履带机器人行驶方向角逼近理想路线对应点的方向角,履带机器人相应也将会以条较为合理的路线逼近预定路径按照这思想，假设履带机器人当前实际方向角为，而对应的理想路线的方向角为，则可以得到当前期望的履带机器人角速度为公式实际上，控制履带机器人的角速度是通过控制左右履带的速度来实现的。由于履带机器人结构基本是左右对称的，所以其质心刚好在其中轴线上。依据刚体平面运动学原理，可以得到左右履带速度,与履带机器人在质心处的切向速度和角速度的关系公式其中为履带机器人的宽度，可以得到相应的左右履带的期望速度分别为公式综合公式，即构成了套完整的预定路径跟踪算法。本章小结本章详细介绍了种履带机器人的避障方法设计。首先建立了履带机器人的运动学模型，并对其进行了详细讲解，然后介绍了覆盖式路径规划的原理和方法，最后写出了轨迹控制算法。这样使得履带机器人沿着预定路径运动，当检测到障碍物时调整路径避开障碍物。第四章基于的履带机器人避障控制算法的仿真控制算法当控制系统的总体方案选定之后，采用什么样的控制算法才能使系统达到要求，这是非常关键的问题。计算机控制的主要任务就是设计个数字调节器，常用控制方法介绍如下。由于被控对象是复杂的，因此并非所有的系统均可求出数学模型，有些即使可以求出来，但由于被控对象环境的影响，许多参数经常变化，因此很难进行直接数字控制。此时最好选用数字化控制。在控制算法中，以位置型和增量型两种为基础，根据系统的要求，可对控制进行必要的改进。通过各种组合，可以得到更圆满的控制系统，以满足各种不同控制系统的要求。根据偏差的比例积分微分进行控制简称控制是控制系统中应用最为广泛的种控制规律。的实质就是根据输入的偏差值，按比例积分微分的函数关系进行运算，其运算结果用以输出控制。在工业系统中常采用如图所示的控制对象被控图控制系统算法的数字化在模拟系统中，算法的表达式为公式控制量调节器的偏差信号，它等于测量值和给定值之差调节器的比例系数调节器的积分时间调节器的微分时间。由于计算机控制是种采样控制，它只能根据采样时刻的偏差值来计算控制量。因此，在计算机控制系统中，必须首先对式进行离散化处理，用数字形式的差分方程代替连续系统的微分方程。数字位置型控制算法为了便于计算机实现，必须把式变换为差分方程，作近似后可得数字位置型控制算式为公式式表示的控制算法提供了执行机构的位置，如阀门的开度，所以被称为数字位置型控制算式。数字增量型控制算法由式可看出，位置型控制算式不够方便，这是因为要累加偏差，不仅要占较多的存储单元，而且不便于编写程序，为此可对式进行改进。得到数字增量型控制算式为公式其中，称为比例增益称为积分系数称为微分系数。为了编程方便，可将式整理成如下形式公式其中。比例作用提高系统的动态响应速度，减小稳态误差。积分作用消除稳态误差。微分作用预测偏差，产生超前校正，改善动态性能。数字控制算法实现方式比较增量数字控制算法较位置型算法虽改动不大，然而却带来了很多优点增量型算法不需要做累加，控制量增量的确定仅与最近几次误差采样值有关，计算误差或计算精度问题，对控制量的计算影响较小。而位置型算法要用到过去的误差的累加值，容易产生大的累加误差。增量型算法得出的是控制量的增量，例如阀门控制中，只输出阀门开度的变化部分，误动作影响小，必要时通过逻辑判断限制或禁止本次输出，不会严重影响系统的工作。而位置型算法的输出是控制量的全量输出，误动作影响大。采用增量型算法，易于实现手动到自动的无冲击切换。但这种控制算法也有其不足之处积分截断效应大，有静态误差溢出的影响大。因此，应该根据被控对象的实际情况加以选择。般认为，在以晶闸管或伺服电机作为执行器件，或对控制精度要求较高的系统中，应当采用位置型算法，而以步进电机或多圈电位器作执行器件的系统中，则应采用增量式算法。综上所述，本项目中选择增量型算法。在这个系统中，控制对象是电机，电机转速改变左右履带的转速。对于这个问题，需要不断的调节参数，从而达到需要的控制效果。所以控制器的设计基本如图。图避障控制器结构避障控制算法的仿真建立仿真模型目前在国际学术界已经广泛的应用，及其多中工具箱，为复杂的计算，理论与分析，特别是自动化控制理论和数字信号处理的研究提供了高效率的工具，掌握并借助他解决理论与应用问题已经成为每个从事科学研究与工程设计研究必备的工作技能。对于嵌入式垂直提升控制系统的研究，控制对象是电机转速，检测信号是浓度或者是流量。通过输入设定的浓度与流量信号，通过计算达到所需要的检测信号，由于系统过与复杂，决定采用仿真来解决这个问题。在设计闭环调速系统中常常会遇到动态稳定性与稳态性能指标发生矛盾，这时必须要设计合适的动态校正装置，用来改造系统，使他满足动态稳定性与稳态性能两方面的要求。用调节器有实现滞后与超前校正兼有的功能可以全面的提高系统的控制性能。但是在具体的实现与调试要复杂些。在这里要建立传递函数，以及电机的传递函数，还有检测信号的传递函数。建立好传递函数可以在的中进行仿真。在实验中我们可以推算出变频器的输出频率和输入电压成线性比的关系，电机的转速与变频器的频率线性比的关系。这样我们就可以根据设定地左右履带的速度来计算出两的时间内实现速度的累加比较困难。所以如果可以根据加速度的大小适时地改变控制周期的大小，即可实现对机器人更高精度的曲线拟合控制。本实验所采用的是开环控制系统，下步工作应实现对电机的闭环控制，从而对电机能够进行及时的调整，可进步提高机器人曲线拟合的控制精度。建议从事后续工作的课题组同学在本文的基础上对以上所提出的问题进行更细致的研究和实验，进而实现对履带式移动机器人更高精度的的曲线拟合控制。参考文献陈细军等移动机器人技术研究现状与未来机器人王亚辉，何耀民机器人的应用现状及发展趋势经济师吴丽娟，徐心和基于遗传算法的足球机器人比赛中障碍回避策略的设计机器人陈波，杨宜民关于足球机器人避障控制的研究机器人，陈丽等种可重构蛇形机器人的研究中国机械程芮执元等蛇形机器人避障的模糊神经网络控制机械与电子王田苗等可重构履带机器人的机构设计与控制方法实现北京航空航天大学学报陈峰等深海底履带机器车建模及仿真研究机器人中国大洋协会办公室自行式海底作业车的研制研究报告北京中国大洋协会，田晋跃，于英履带式推土机动力学控制系统的研究农业机械学报，，庄晓东，孟庆春动态环境中基于模糊概念的机器人路径搜索方法机器人李瑞峰，李伟招基于多传感器信息融合的移动机器人路径规划机电体化，，孙羽，张汝波神经网络在智能机器人导航系统中的应用研究计算机工程，李强，林良明，颜国正基于进化的移动机器人路径规划方，席裕庚，张纯刚类动态不确定环境下机器人的滚动路径规划自动化学报马昕，袁信地形辅助惯性导航系统研究南京航空航天大学学报李贻斌，刘明，周风余移动机器人多超声传感器信息融合方法系统工程与电子技术姜道连，宁延，袁世良用设计超声波测距仪国外电子元器件电机的转速达到控制的目的。速度速度左履带的期望速度右履带的期望速度执行机构执行机构在这里简化了工艺过程，在实验中遵循输入电压与电机转速成线性关系的方法来进行仿真。在下面的仿真中，对于执行机构来说可以近似地看为个阶传递函数如公式调节器进行调节，通过进行仿真。通过不断的调节参数达到预定的控制性能。仿真结果由于履带主动轮速度的控制是通过的输出来控制电机的转速实现的。因此，我们对履带的主动轮的速度进行仿真。首先通过设定不同的取值，对履带机器人的主动轮速度进行仿真，并就不同的参数进行比较，得到相对较好的参数。在对速度进行仿真的时候，对于阶传递函数可以设定个