自走式機器人之運動控制

Abstract

無人搬運車(AGVs)為產業自動化中重要的設備，目前多使用埋在地面下的導線作為導 引方式。為了增加使用上之彈性(flexibillity)，未來能自由運動之無人搬運車將更 為實用。自走式機器人(Mobile Robots) 的特性在於能在地面上自由運動，而不與存 在於環境中的物體發生碰撞，可發展成新一代之無人搬運車。本論文的目的在於發展 一能在工廠環境使用之自走式機器人，尤其著重於準確運動控制系統的設計與制作。 本論文分為三部分：（一）機器人驅動部分。采用雙獨立驅動輪式(two independent driving wheels) ，其優點是構造簡單及運動特性佳，而且容易控制。輪子驅動使用 直流馬達，而在馬達伺服控制方面為了減輕控制計算機的負擔，所以采用HPHCTL-110 0 晶片。（二）運動控制部分。以車體的運動學模式(kinematic model) 用最佳控制 的盄性十次調節器(linear quadratic regulator,LQR)推導出軌慫控制器(path-fol- lowiing controller) 來消除機器人的運動誤差(tracking errors) ，使能達到準確 控制的目的。此控制器經計算機模擬后并裝置到車體上實際操作，測試結果良好。 （三）路徑的行走與計算部分。將路徑規劃為直走與轉彎，然后換成脈波計數(pulse counts) 做定位控制。位置計算采用dead-reckoning方法。因為直接從編碼器(enco- der)做定位控制。位置計算采用(dead-reckoning)方法。因為直接從編碼器(encoder ) 取得資料，所以會有累積誤差，必須在一段時間后有一絕對位置的校正。在文中并 且討論自走式機器人的動態特性(dynamic characteristic)，使運動能更準確地掌握 。文章最后列出模擬與實際測試的結果。