浅谈自主移动机器人运动控制与协调方法研究

摘 要：随着科学技术的稳步快速提高，自动化技术在各行各业都已经实现了广泛的应用，自主移动机器人也在我们日常的生产生活中发挥了其优势，为我们的生活带来便利。但是与此同时，自主移动机器人的运动控制与运动协调方法也必须引起我们的重视，本文将将简要分析自主移动的运动控制与协调方法。

关键词：自主移动机器人；运动控制；运动协调

自主移动机器人是一种具有高智能化特点的机器人设备。任何机器人设备的运动系统都是其非常重要的组成部分之一。自主移动机器人运动系统的可控性、协调性程度将直接影响机器人整体的功能。因此，在开发研制自主移动机器人时，设计师要将自主移动机器人的运动控制与调控系统作为重点研究对象。下面，本文将结合作者自身多年从事自主移动机器人研究经验，谈一谈有关自主移动机器人运动控制与协调方法。

1 自主移动机器人的分类

随着科学技术水平的飞速发展，自主移動机器人的研发已经成为各国在新时期的重点研究项目，并且在许多领域也都引用了自主移动机器人来协助人们完成一些无法轻易完成的工作。而自主移动机器人根据其工作环境、移动方式以及功能都可以分为不同的种类，下面将根据自主移动机器人的移动方式进行简单介绍：①轮式运动机器人：轮式运动机器人是最为常见的自主移动机器人，小到家庭用的轮式扫地机器人，大到无人驾驶的汽车等，这种机器人的用途也十分广泛，如运载货物，代替人工完成短途运输等；②履带式运动机器人：这一类机器人由于其运动方式是依靠履带传动完成，因此这种机器人可以在许多极端路况运行并且其载重量也远超轮式运动机器人，这也使得这类机器人通常在军队的物资运输、扫雷工作中出现；③腿式运动机器人：这一类机器人是近几年才研发出的一类仿生类机器人，其运动方式大致与人或者动物的运动方式相同，而这类机器人通常是出现在仿人体学机器人中。

2 自主移动机器人运动控制系统硬件结构设计

2.1 电机驱动模块设计

电机驱动模块所选择的电路为L298N，这是集成电路的一种，且这种集成电路在设计上选择的是双H桥式，这使其具有较高电压和较大电流功率。这种集成电路由线圈、继电器以及步进电动机与直流电动机等几部分构成，并主要负责电感性负载。电机驱动模块在外部设计上选择Multiawatt塑料材质为其封装，其内部包括四种推免式驱动器，并且这四种推免式驱动器并不是相互依靠组成一个整体来运作，而是各推免式驱动器独立进行运作。

2.2 数字化罗盘设计

要确保自主移动机器人运动方位的准确性就必须做好机器人的定位设计，除了给机器人安装光学传感器和力学传感器以外，还要给机器人安装数字化罗盘。为了使自主移动机器人的方位运动更精确，要做到罗盘可以实时的传送机器人运动信息，并且要最大程度上降低磁场等外界因素的干扰，而TDC3类型数字化罗盘相比于其他类型罗盘更加符合自主移动机器的一系列要求。除此之外在对罗盘进行安装时，要将罗盘安装在自主移动机器人的顶部以及中心部位，从而避免由于机器人自身所产生的误差。

2.3 自主移动机器人运动定位设计

要完成对自主移动机器人的远程操控就必须做好对自主移动机器人所处位置信息采集接收以及发送的设计，因此，可以在自主移动机器人身上安装GPS系统，通过GPS系统发出的位置信息完成对机器人的运动指令。

3 自主移动机器人运动控制系统软件结构设计

自主移动机器人的运动控制系统是决定机器人能否正常工作的基础也是机器人的核心组成部件。在选择操作系统时大多数设计师都会选择window0XP，而程序开发系统则是C++。在运动控制系统中，还可以通过CRobol-ActionCui系统来完成机器人通过运动指令完成运动信息的采集。例如在依靠空气动力飞行的自主移动机器人运行时可以下达升起、悬停、降落等指令。

4 自主移动机器人运动控制系统功能结构设计

自主移动机器人的使用环境以及地理条件大多数时候都是极为复杂和苛刻的，并且自主移动机器人还要在这种环境中完成其工作任务，因此这不仅对自主移动机器人是一种挑战，对于操控人员的操控技术也同样是一种调整。为了解决特殊环境带来的工作难度，设计师在设计自主移动机器人运动控制系统功能结构时必须要做到不论在怎样复杂的地理环境下，对自主移动机器人的运动轨迹以及行驶状态都必须是平稳行驶。其次为了应对一些磁场较强的工作环境，设计师要加大自主移动机器人的抗干扰能力。自主移动机器人的工作环境存在着可变性以及多样性的特点，所以也同时具备较为复杂的动力学特性，对于相关的运动控制算法要求也比较高。

所以这就要求相关的开发者和科技人员应当以自主移动机器人的运动学建模的各项数据为基础，以自主移动机器人的各项运动学特点作为入手点、出发点，结合相关的机械学理论以及实际的相关情况去开发一套较为合适，安全可靠，行之有效的控制算法。这样才能使自主移动机器人的运动操控系统的设备正常的工作，各项功能完整地实现。

5 结语

目前自主移动机器人在社会生产生活中的方方面面都有着愈发广泛的应用，为了让这种科学技术发挥更好的作用，各项功能得到更好的实现，我们应当合理地对自主移动机器人的运动系统进行设计，硬件软件两方面同时做好，才能使运动系统的功能更好地实现，让自主移动机器人这种新兴产业得到稳步可持续性发展的技术支持，让自主移动机器人的应用得到更加光明的前景。

参考文献：

[1]缪志强.自主移动机器人运动控制与协调方法研究[D].湖南大学，2016.

[2]白克强.双臂机器人拟人化动作实现与协调控制方法研究[D].中国科学技术大学，2017.

[3]张营.变电站设备带电维护移动机器人控制系统研究[D].山东建筑大学，2017.

作者简介：朱彬能（1988-），男，汉族，江西赣州人，本科，初级工程师，研究方向：物流机器人，服务机器人等类型的移动机器人的研发及应用。