履带车辆的伪运动学轨迹控制与规划
机器人学
2025-10-20 v3 系统与控制
系统与控制
摘要
履带车辆将其重量连续分布在一个较大的表面积（即履带）上。这一显著特征使其成为需要穿越松软和不平整地形的车辆的首选。然而，从机器人学的角度来看，这种灵活性是有代价的：系统建模的复杂性以及由此带来的设计理论上可靠的导航解决方案的困难。在本文中，我们旨在通过提出一个建立在三个关键支柱之上的履带车辆导航框架来弥合这一差距。第一个支柱包含两个模型：一个仿真模型和一个面向控制的模型。仿真模型捕捉了由土壤与履带相互作用产生的复杂地面力学动力学，并用于在各种操作条件下开发系统的忠实数字孪生。面向控制的模型是伪运动学的且数学上易于处理，能够设计高效且理论上稳健的控制方案。第二个支柱是一个基于 Lyapunov 的反馈轨迹控制器，提供可认证的跟踪保证。第三个支柱是一组运动规划解决方案，每个方案提供不同的复杂度与精度权衡。所提方法的各个组件通过大量的仿真和实验数据进行了验证。
引用
@article{arxiv.2409.18641,
title = {Pseudo-Kinematic Trajectory Control and Planning of Tracked Vehicles},
author = {Michele Focchi and Daniele Fontanelli and Davide Stocco and Riccardo Bussola and Luigi Palopoli},
journal= {arXiv preprint arXiv:2409.18641},
year = {2025}
}