摘 要摘 要如今移动机器人要承担各式各样的工作，全向轮移动机器人作为研究人员关注的热点，有行动灵敏、可以在平面上自由活动的优势。移动机器人的研究涉及许多重要方面，其中路径跟踪控制就是一项十分关键的内容，因此对于移动机器人路径跟踪的研究具有一定的必要性。本文在查找全向轮移动机器人的基本工作原理和路径跟踪的相关文献后，针对三轮全向移动机器人展开研究，讨论它的结构模型并且完成运动学模型的建立。其次文中介绍了路径跟踪的控制方法以及跟踪系统的构成。PID控制原理可以应用于移动机器人的路径跟踪设计，故文中将两者联系在一起，设计了一种新的控制律。具体设计方法是将机器人侧向距离和航向偏角作为控制误差，用PID控制设计移动机器人的速度，使机器人不断调整自身的航向角，向着目标路径不断逼近。最后在MATLAB完成机器人跟踪直线和圆的仿真。仿真结果显示，本文设计的路径跟踪控制律可以使机器人比较快速准确的到达目标路径，并且能一直很好地跟踪该路径。该控制律的设计使机器人具备一定智能化的特征，同时又简便容易完成，充分证实了该方法的实用性。关键字：全向轮；移动机器人；运动学模型；路径跟踪；PID控制目 录
第一章 绪论 1
1.1 概述 1
1.2 移动机器人研究现状和发展趋势 2
1.2.1 研究现状 2
1.2.2 发展趋势 6
1.3 本文的主要研究内容 6
第二章 轮式移动机器人模型 8
2.1 轮式移动机器人的分类 8
2.2 轮式移动机器人结构模型 10
2.3 全向轮移动机器人 11
2.4 三轮全向移动机器人运动学模型 12
2.5 小结 14
第三章 移动机器人路径跟踪 15
3.1 移动机器人路径跟踪问题 15
3.2 移动机器人路径跟踪控制方法 16
3.3 路径跟踪系统构成 17
3.4 PID控制理论 19
3.4.1 模拟PID控制原理19
3.4.2 数字PID控制原理 21
3.5 路径跟踪控制律设计 22
3.6 小结 24