简析轮式人形机器人的底盘循迹原理及算法要点.pdf

轮式人形机器人的底盘循迹原理及算法要点主要涉及机器人的运动机构设计、导航模式、传感器应用和控制算法，这些都是保证机器人能够有效完成任务的重要组成部分。以下是对这些知识点的详细分析。 人形机器人的运动行走机构主要分为“足式”和“轮式”两种。轮式机器人按照轮子数量可以分为独轮、两轮、三轮、四轮和六轮等形式。其中，四轮和六轮形式有悬挂问题，需要解决地面不平时主动轮可能悬空的问题。悬挂的弹性装置可以用圆形弹簧或片状钢板构成。轮子又可以分为驱动轮和从动轮（万向轮），驱动电机则分为交流或直流方式。 导航模式是轮式机器人的重要组成部分，它决定着机器人的定位、路径规划和行走方式。导航模式分为“有轨”和“无轨”两种，有轨模式包括电磁导航、磁条(带)导航、磁钉、RF卡导航、有刷和无刷直流电机、直驱或齿轮减速方式、交流伺服、直流伺服、PWM控制方式以及开环、闭环、PD调节模式等。无轨模式包括激光导航、GPS导航、电磁波导航和视觉导航。其中，视觉导航是使用摄像头捕捉视频图像，分析位置信息和路况，是最复杂但也是未来发展方向。 在控制算法方面，主要有开环、闭环和PD调节模式等。实际项目中，结合机器人底盘与道路环境以及硬件和软件平台，选取合适的控制模型至关重要。 四轮/两后驱模型是轮式机器人中较为普遍的一种，一般前面是两个万向轮，后面是两个主动轮。四个轮子的着地点面积应尽量大，重心居中，不易倾斜。设计上要载重合理，转动灵活，运行平稳，前后两轮轴尽量保持平衡。 具体到循迹算法，其核心是让机器人能够按照预设的路径行走，并在遇到偏差时自动进行纠偏。机器人在运行过程中需要实时收集环境信息，建立局部地图，并进行路径规划。这其中会涉及到路径跟踪算法，算法的核心是确保机器人能够沿着既定路径行驶，且能够处理在路径上的各种障碍。 在实际应用中，轮式人形机器人的研究和应用涉及到的技术和知识相当广泛。其中包括硬件选择、电子参数设定、电机驱动技术、传感器集成和数据处理、控制策略的设计和优化等。此外，对于机器人在真实世界中的应用，还需要考虑机器人的实用性、稳定性和安全性。 本文介绍的算法已经在实际项目中得到验证和实施，运行超过一年时间，证明了算法的可行性和实用性，达到了课题设计和项目研究的预期效果。文章还提到，项目受到了深圳市《创客项目CKCY***》“服务机器人的研究和应用”的基金支持，并给出了具体的参考文献。 总结来说，轮式人形机器人的底盘循迹原理及算法要点是一个复杂的系统工程，它不仅涉及到机器人的机械结构设计，还包括电子工程、传感器技术、控制理论和算法开发等多个领域。一个优秀的轮式人形机器人需要在这些方面都做到优秀，才能在各种复杂环境中实现良好的循迹和导航性能。