单轨两轮机器人稳态漂移平衡分析及其控制器设计
机器人学
2025-12-01 v2
摘要
漂移是一种高级驾驶技术，轮子与地面之间的相互作用打破了常见的非全约束纯滚动约束，使机器人能够实现快速转弯等高机动性任务，稳态漂移控制可在横向滑移条件下增强运动稳定性。虽然漂移在四轮机器人系统中成功实现，但针对单轨两轮（STTW）机器人，如无人摩托车或自行车，的研究尚不充分。为填补这一空白，本文将漂移平衡理论扩展至STTW机器人，揭示了稳态漂移操控的机制。值得注意的是，经验性技巧演员所使用的反向转向漂移技术也得到了该理论的解释。此外，本文提出一种基于内在几何和运动学关系的解析算法，将计算时间缩短四个数量级，同时保持小于6%的误差。基于平衡分析，设计了模型预测控制器（MPC），用于实现稳态漂移和平衡点的转换，其有效性和鲁棒性通过仿真得到验证。
引用
@article{arxiv.2504.09134,
title = {Steady-State Drifting Equilibrium Analysis of Single-Track Two-Wheeled Robots for Controller Design},
author = {Feilong Jing and Yang Deng and Boyi Wang and Xudong Zheng and Yifan Sun and Zhang Chen and Bin Liang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2504.09134},
year = {2025}
}
备注
Submitted to IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS) 2025