一种基于微分几何的差速驱动轮式移动机器人用户辅助控制器

某些轮式移动机器人（如电动轮椅）可通过用户的间接摇杆控制来操作。当用户需确定车辆方向与速度时，正确的转向角变得至关重要，尤其对于差速轮式车辆，因其仅由两个驱动轮控制车辆速度与方向。当用户需要实现复杂曲线时，该问题更具挑战性。需要一种带安全约束的新型辅助控制器来解决这些问题。此外，经典控制方法大多预先要求期望状态，这与人类对目标位置的 spontaneous 决策完全矛盾。本工作中，我们开发了一种基于微分几何、仅依赖摇杆输入与车辆状态的新型辅助控制策略，该控制器不需要任何期望状态。我们首先阐述车辆运动学及所设计的虚拟轮与平面接触点上的 Darboux 标架运动学。接着，利用 Darboux 标架运动学设计几何控制器，以在特定安全约束下获得平滑轨迹。我们与不同参与者实验了该方法，并评估其在多种路线下的性能。