基于IMU的机器人滑移轨迹优化研究

张 洪，马振浩，丁诗泳

(1.江南大学 机械工程学院 江苏省食品先进制造装备技术重点实验室，江苏 无锡 214122;2.昆山市工研院智能制造技术有限公司，江苏 苏州 215316)

0 引 言

当前对移动机器人的研究主要集中在实现精确定位、导航和路径规划等方面。而在实际中，机器人能否准确按照既定方案行驶的能力更为重要。

事实证明移动机器人在转向时，不稳定的路面将导致差速轮出现滑移现象[1]。因此，若使用理想模型作参考进行数学建模，其结果必然存在较大的误差。目前，国内外学者针对滑移问题做了大量的研究，主要有以下几个方面：在滑移建模方面，Mu Y等人[2]建立了适用于各种情况的轮胎滑移角模型，董超等人[3]建立了考虑离心力等影响因素下的履带车转向数学模型；在转向性能分析方面，Maciej T等人[4]在考虑车轮打滑下进行了前轮驱动式三轮移动机器人的转向性能分析,Zhang H等人[5]研究了滑移率对潜艇履带式底盘转向半径以及转向角速度的影响;在转向运动控制方面，Chen T等人[6]提出一种用于车轮电机驱动的差速辅助转向协调控制系统,臧怀泉等人[7]提出一种基于相对滑移率的电动汽车电子差速控制方法,余卓平等人[8]通过控制两侧车轮的液压制动力矩实现了车辆的转向行驶。上述文献主要围绕滑移建模与转向控制展开研究，但都没有考虑过车体姿态对转向控制的影响。

本文在对实际转向中的差速模型进行分析后，使用惯性测量单元(inertial measurement unit,IMU)传感器推导出机器人中心的瞬心位置，提出一种基于瞬心的转向修正方法，并在Turtlebot平台上进行轨迹优化实验。……