用于安全独轮车运动设计的自适应前距运动控制与运动预测

可被建模为运动学独轮车的差速驱动机器人是许多服务与物流机器人的标准移动基座平台。在障碍物周围安全平滑地自主运动，是独轮车机器人在复杂环境中执行多样任务的关键能力。独轮车控制的经典方法是反馈线性化，使用独轮车前固定前距距离处的头点。独轮车前距控制通过嵌入线性前距参考动力学将头点带至期望目标位置，这常导致实际独轮车位置出现不期望的偏移。本文中，我们引入一种带自适应前距距离的新独轮车前距控制方法，克服了该局限，即当前距点到达目标时独轮车位置也位于目标。通过系统分析自适应前距控制器下的闭环独轮车运动，我们设计了解析反馈运动预测方法，其对闭环独轮车位置轨迹进行界定，从而可有效用于障碍物周围的安全性评估与安全独轮车运动设计。我们在数值模拟中给出了自适应前距运动控制与运动预测在障碍物周围安全独轮车路径跟踪中的应用。