基于多阶段运动控制与粒子滤波的管道内机器人智能导航
机器人学
2021-12-03 v3 系统与控制
系统与控制
摘要
管道内机器人是用于管网中状况评估、泄漏检测、水质监测及其他多种任务的有前景的解决方案。由于操作环境高度不确定且存在干扰，智能导航对这些机器人而言是极具挑战性的任务。若管道材质为金属，由于无线电信号在管道环境中被屏蔽，操作期间通过无线通信控制这些机器人并不可行，因此该挑战仍待解决。本文针对我们先前设计的管道内机器人[1]，提出了一种基于粒子滤波和两阶段运动控制器的智能导航方法。通过一种新颖方法向机器人提供操作路径地图，粒子滤波确定管道的笔直与非笔直构型。在笔直路径中，机器人遵循基于线性二次型调节器（LQR）和比例-积分-微分（PID）的控制器，以稳定机器人并跟踪期望速度。在非笔直路径中，机器人遵循运动轨迹生成模块为其规划的轨迹。所提方法是一种无需无线通信、能够对供水系统进行长距离检测的智能导航可行方案。
引用
@article{arxiv.2102.11434,
title = {Smart Navigation for In-pipe Robots with Multi-phase Motion Control and Particle Filter},
author = {Saber Kazeminasab and Vahid Janfaza and Moein Razavi and M. Katherine Banks},
journal= {arXiv preprint arXiv:2102.11434},
year = {2021}
}