基于激光雷达-惯性SLAM的导航与面向安全的AI驱动滑移转向机器人控制系统

将人工智能与随机技术集成到移动机器人导航与控制框架中，同时遵循严格的安全标准，这带来了重大挑战。为应对这些挑战，本文为滑移转向轮式移动机器人提出一个全面集成的移动机器人导航与控制框架，其中所有组件均积极参与实时执行。该框架包括：1）一种激光雷达-惯性同步定位与建图算法，用于估计机器人在已建地图中的当前位姿；2）一个有效的路径跟随控制系统，基于当前位姿与期望位姿生成期望的线速度与角速度指令；3）逆运动学，将线速度与角速度指令转换为左右侧速度指令；4）一种鲁棒的AI驱动控制系统，该系统结合了径向基函数网络与一种新的自适应算法，以强制轮内驱动系统跟踪各侧运动指令。为进一步满足安全要求，滑移转向机器人移动机器人导航与控制框架内所提出的RAID控制将AI生成的跟踪性能限制在预定义的超调量与稳态误差限值内，同时通过补偿建模误差、未知的RBF权重及外力来确保鲁棒性与系统稳定性。实验结果验证了所提出的移动机器人导航与控制框架在一台在松软地形上运行的4836公斤滑移转向移动机器人上的性能。