距离和角度机器人控制

Question

很抱歉，如果这不是我应该问这个问题的Stack Exchange网站，但在我看来，这与软件编程密切相关，而不是电子工程！如果应该在别的地方，请告诉我。

假设我们想要控制一个两个电动轮子的机器人从A点到B点。让我们假设我想通过提供距离和角度来控制我的机器人。

我可以先控制我的角度，然后控制距离，所以机器人首先绕着它的中心转(通过向一个轮子提供正的顺序，对另一个轮子提供负的顺序)，然后移动到B点(通过给轮子提供两个正的嗅探器)。

但是，如果我想让机器人在一个动作中完成，我希望同时控制两个不同的控制值。这样，机器人在到达目的地之前确实会有一条漂亮的曲线。这样做，我为轮子提供了两个正的顺序，并在一侧添加了一个正的顺序，在另一侧添加了一个负的顺序。

对于最后一个解决方案，我在理解如何达到正确的方向时遇到了一些麻烦。

例如，如果我想后退1米。我将我的顺序设置为点B：(1m,180°)。对于第一个解决方案，没有问题，首先完成角度，当它完成时，1米就完成了。对于第二种解决方案，我在转弯的同时移动，因此，曲线比有序的1m大得多，它在1m之后停止，而不是在点B。

我该如何解决这个问题呢？你有什么建议吗，或者也许我对这项技术不太了解？我试着用一个小的XNA游戏来模拟一个控制系统，在没有任何机器人的情况下尝试解决方案，所以请随时给出你可能认为有趣的任何建议！

Al_th

Answer 1

我自己并不完全有资格回答这个问题，但在Udacity上有一些关于这个问题的很好的材料：http://www.udacity.com/view#Course/cs373/CourseRev/apr2012/Unit/510040/Nugget/515042。塞巴斯蒂安·特伦(谷歌自动驾驶汽车项目的负责人)将比我更好地解释这一点。

编辑:视频中的示例假设是自行车模型(仅限两个轮子)，因此它不直接适用于您的情况。然而，你可能会得到一些有价值的信息，你可以利用。

Answer 2

你可能想看看反馈线性化。我认为在你使用的机器人类型之间会略有不同，所以你应该寻找关于非完整机器人的资料。

Answer 3

什么样的机器人有这样的控制方案？通常，当您控制一个2轮差动驱动机器人时，您可以直接给它2个电机命令。您将使用轮距和轮子半径来确定机器人的旋转中心。它不一定在机器人的中间。

如你所说，两轮差动驱动机器人通常有两种控制方案。给定您的当前位置和角度，以及目标位置和角度，您可以：

1. 转弯，直行，转弯。这就是您所描述的简单情况。
2. 在两点之间规划一条平滑的路径。通常，这是一条平滑的样条线。但我认为它也可以是分段的圆形线段和线条。

注意，我说的是“计划”。或者换句话说是“搜索”。在两个点之间有无数种方法。因此，机器人需要在给定转弯半径、最短路径、不倒车等指标的情况下选择“最好”的一个。

如果你不关心最后的角度，事情就会简单一点，就像我认为你不关心的那样。但一般来说，非完整路径规划是一种痛苦。因此，除非这是您的研究领域(http://scholar.google.com/scholar?hl=en&as_sdt=0,22&as_vis=1&q=nonholonomic+path+planning)，否则我认为大多数人只使用案例1。

我认为即使在第二种情况下，直线向后行驶也是在你后面1米处行驶的最佳解决方案。除非您的指标之一是不向后行驶。如果是螺旋状的话它可能会开起来。但我不知道如何在您的控制方案中表示这一点。轮子的马达大概是左轮子20个，右轮子10个。然后左边的轮子会慢慢减速，越来越接近右边的轮子的速度。