淺談自主移動機器人運動控制與協調方法研究

摘 要：隨著科學技術的穩步快速提高，自動化技術在各行各業都已經實現了廣泛的應用，自主移動機器人也在我們日常的生產生活中發揮了其優勢，為我們的生活帶來便利。但是與此同時，自主移動機器人的運動控制與運動協調方法也必須引起我們的重視，本文將將簡要分析自主移動的運動控制與協調方法。

關鍵詞：自主移動機器人；運動控制；運動協調

自主移動機器人是一種具有高智能化特點的機器人設備。任何機器人設備的運動系統都是其非常重要的組成部分之一。自主移動機器人運動系統的可控性、協調性程度將直接影響機器人整體的功能。因此，在開發研制自主移動機器人時，設計師要將自主移動機器人的運動控制與調控系統作為重點研究對象。下面，本文將結合作者自身多年從事自主移動機器人研究經驗，談一談有關自主移動機器人運動控制與協調方法。

1 自主移動機器人的分類

隨著科學技術水平的飛速發展，自主移動機器人的研發已經成為各國在新時期的重點研究項目，并且在許多領域也都引用了自主移動機器人來協助人們完成一些無法輕易完成的工作。而自主移動機器人根據其工作環境、移動方式以及功能都可以分為不同的種類，下面將根據自主移動機器人的移動方式進行簡單介紹：①輪式運動機器人：輪式運動機器人是最為常見的自主移動機器人，小到家庭用的輪式掃地機器人，大到無人駕駛的汽車等，這種機器人的用途也十分廣泛，如運載貨物，代替人工完成短途運輸等；②履帶式運動機器人：這一類機器人由于其運動方式是依靠履帶傳動完成，因此這種機器人可以在許多極端路況運行并且其載重量也遠超輪式運動機器人，這也使得這類機器人通常在軍隊的物資運輸、掃雷工作中出現；③腿式運動機器人：這一類機器人是近幾年才研發出的一類仿生類機器人，其運動方式大致與人或者動物的運動方式相同，而這類機器人通常是出現在仿人體學機器人中。

2 自主移動機器人運動控制系統硬件結構設計

2.1 電機驅動模塊設計

電機驅動模塊所選擇的電路為L298N，這是集成電路的一種，且這種集成電路在設計上選擇的是雙H橋式，這使其具有較高電壓和較大電流功率。這種集成電路由線圈、繼電器以及步進電動機與直流電動機等幾部分構成，并主要負責電感性負載。電機驅動模塊在外部設計上選擇Multiawatt塑料材質為其封裝，其內部包括四種推免式驅動器，并且這四種推免式驅動器并不是相互依靠組成一個整體來運作，而是各推免式驅動器獨立進行運作。

2.2 數字化羅盤設計

要確保自主移動機器人運動方位的準確性就必須做好機器人的定位設計，除了給機器人安裝光學傳感器和力學傳感器以外，還要給機器人安裝數字化羅盤。為了使自主移動機器人的方位運動更精確，要做到羅盤可以實時的傳送機器人運動信息，并且要最大程度上降低磁場等外界因素的干擾，而TDC3類型數字化羅盤相比于其他類型羅盤更加符合自主移動機器的一系列要求。除此之外在對羅盤進行安裝時，要將羅盤安裝在自主移動機器人的頂部以及中心部位，從而避免由于機器人自身所產生的誤差。

2.3 自主移動機器人運動定位設計

要完成對自主移動機器人的遠程操控就必須做好對自主移動機器人所處位置信息采集接收以及發送的設計，因此，可以在自主移動機器人身上安裝GPS系統，通過GPS系統發出的位置信息完成對機器人的運動指令。

3 自主移動機器人運動控制系統軟件結構設計

自主移動機器人的運動控制系統是決定機器人能否正常工作的基礎也是機器人的核心組成部件。在選擇操作系統時大多數設計師都會選擇window0XP，而程序開發系統則是C++。在運動控制系統中，還可以通過CRobol-ActionCui系統來完成機器人通過運動指令完成運動信息的采集。例如在依靠空氣動力飛行的自主移動機器人運行時可以下達升起、懸停、降落等指令。

4 自主移動機器人運動控制系統功能結構設計

自主移動機器人的使用環境以及地理條件大多數時候都是極為復雜和苛刻的，并且自主移動機器人還要在這種環境中完成其工作任務，因此這不僅對自主移動機器人是一種挑戰，對于操控人員的操控技術也同樣是一種調整。為了解決特殊環境帶來的工作難度，設計師在設計自主移動機器人運動控制系統功能結構時必須要做到不論在怎樣復雜的地理環境下，對自主移動機器人的運動軌跡以及行駛狀態都必須是平穩行駛。其次為了應對一些磁場較強的工作環境，設計師要加大自主移動機器人的抗干擾能力。自主移動機器人的工作環境存在著可變性以及多樣性的特點，所以也同時具備較為復雜的動力學特性，對于相關的運動控制算法要求也比較高。

所以這就要求相關的開發者和科技人員應當以自主移動機器人的運動學建模的各項數據為基礎，以自主移動機器人的各項運動學特點作為入手點、出發點，結合相關的機械學理論以及實際的相關情況去開發一套較為合適，安全可靠，行之有效的控制算法。這樣才能使自主移動機器人的運動操控系統的設備正常的工作，各項功能完整地實現。

5 結語

目前自主移動機器人在社會生產生活中的方方面面都有著愈發廣泛的應用，為了讓這種科學技術發揮更好的作用，各項功能得到更好的實現，我們應當合理地對自主移動機器人的運動系統進行設計，硬件軟件兩方面同時做好，才能使運動系統的功能更好地實現，讓自主移動機器人這種新興產業得到穩步可持續性發展的技術支持，讓自主移動機器人的應用得到更加光明的前景。

參考文獻：

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[2]白克強.雙臂機器人擬人化動作實現與協調控制方法研究[D].中國科學技術大學，2017.

[3]張營.變電站設備帶電維護移動機器人控制系統研究[D].山東建筑大學，2017.

作者簡介：朱彬能（1988-），男，漢族，江西贛州人，本科，初級工程師，研究方向：物流機器人，服務機器人等類型的移動機器人的研發及應用。