1 ��
���������������������
�������������
[1]
���������
����������������������
�����������������������
������������
[2]
����������
�������������������
���������������������
�����
[3]
�����������������
�����������������������
�������������������� , ����� :
2008B520015, 2009B520013; ������ �����, �����:
B2008-61, B2009-91; ����������������������
�,�����: ZK208002.
����������������������
��� �����
������
[4-8]
�����
�����������������������
���������������������
�����
[9]
������NASA��������
�
[10-12]
��������������������
������
�����������
����
�� ��������������
[13,14]
�
��������������������
�����������������������
�������
���������������
������ ����
����������
������� �������������-�
�������
� �����
�������
������������������ ����
�����������������
���
1
����
2
����
3
1.�������������
��, �� 454003
E-mail: melissa2002@163.com
2. ������������, �� 410083
3.��������, �� 512003
� �:���������������������������������������������
��
�������������������� ����
�����������������
��� �������������-��������
� �����
��������������
������������� ���������������
������������������
�����
��
���:�����,�����,����
Study on Kinematics Modeling of Mobile Robot in Rough Terrain
Yu Jinxia
1
, Cai Zixing
2
, Duan Zhuohua
3
1. College of Computer Science and Technology, Henan Polytechnic University, Jiaozuo 454003, China
E-mail: melissa2002@163.com
2. College of Information Science and Engineering, Central South University, Changsha 410083, China
3. Department of Computer, Shaoguan University, Shaoguan 512003, China
Abstract: Kinematics modeling is an indispensable component for dead reckoning of mobile robot. Aimed at this
problem in rough terrain, the kinematics model is analyzed by the rigid-body kinematical constraints of mobile robot that
is on the basis of locomotion architecture with the wheeled and rocker-bogie suspension system. At the same time, a
method of kinematics model integrated with wheel-ground contact angle is suggested, which is able to fuse the
information from multiple sensors and to estimate the three-dimensional motion trajectory of mobile robot. With the
simulation and real experiment in different terrain, the exactness and effectiveness of this method are demonstrated.
Key Words: Mobile Robot, Kinematics Modeling, Rough Terrain
620978-1-4244-2723-9/09/$25.00 c© 2009 IEEE
�����������
����������
��������������
��
2 ����������
�������
� ����������1
�����
� � �������������
�����������������
�����
�
���������������15���
����� ������������
����
� ��������������������
������������� ���������
����
������������� �
��
�����������������������
25cm� �� �������9cm������4
�1.2Nm������
� �����2�2.5Nm
������� �����������15���
�����100Nm�����5cm/s��50Nm��
���30cm/s��������60 cm/s�
� 1.������ �� ����
������
���������������������
���������������
�������
�� ���������
������
��
� ��������� ���� ���
�����������������������
�����������������������
��������� �������������
������� ������������ ��
�L�
� ���R���� ����������
�����������������vR1�vR2�vL1�
vL2��
�������������������
����������������Z������
���������� �����������
�����������������10����
��{ vR1� vR2� vL1�vL2��R��L������� �}�
�
���������������������
���
1R
γ ′ �
2R
γ ′ �
1L
γ ′ �
2L
γ ′ ���������
����� rrYX ����
3 ����������
���[15] ���
����������
�����������������������
����� ������������ ����
����������������������
� ���������� ����������
��������������� �������
�
�����
��������������
���������
�����
3.1 �������������
�1������ ������������
�����������������������
�����������������������
��� ���
���� ��
������
����������� [11] �������
�����������������������
�����������������������
���
����������� �������
���������
�� ���������
�����
���������� ���������
������������1�������
�
�������� 1L � 2L ��
���� �� 3L
��
��� ����������������
♦ Lv ��
�������������
♦ L'γ ��
������� Lv ������
rrYX ����
♦
1Lv � 2Lv ��
��
��� 1L � 2L ��
���������
♦
1L
'γ �
2L
'γ ��
�����
1Lv � 2Lv �
����� rrYX �����
♦ Lβ ��
� ������ rrYX ����
�� ����������
♦ Lβ� ��
� ������ rrYX ����
�����
♦ α � 'α� �α ��������� ���
���� 'α� ���������� }{ rO ��� rY
������������������
♦ ld , � 3L � � � � � 0L � � �
d=30LL ������ l=21LL �� �
�
�����
����
��
������������ �����
� ���������������������
� 1L � 2L ������������
)'cos()'cos( LLLLLL 2211 βγβγ −=− vv (1)
2009 Chinese Control and Decision Conference (CCDC 2009) 621
)'sin()'()'sin( LLLLLLL 2211 βγαββγ −=+−− vlv �� (2)
����1���
������2���
��������
2
L
2
L
2
LLLL
2
L 2111
)'()'sin(2 vlvlv =++−− αββγβ ��� (3)
��������������������
���
1L
'γ �
2L
'γ ����������
�
�
�
�
�
�
�
+
+
+−−
=
+
+
++−
=
L
LL
2
L
22
L
2
L
L
L
LL
2
L
22
L
2
L
L
2
21
2
1
21
1
)'(2
)'(
arcsin'
)'(2
)'(
arcsin'
β
αβ
αβγ
β
αβ
αβ
γ
vl
lvv
vl
lvv
��
��
��
��
(4)
� 3L ���� 0L �������������
)'()'cos()'cos( LLLLLLL 11 αββγβγ �� +−−=− dvv (5)
2
)'sin()'sin(
)'sin( LLLLLLLLL
2211
βγβγβγ −+−=− vvv (6)
� � � � 2 � � �
)'()'sin()'sin( LLLLLLL 1122 αββγβγ �� +−−=− lvv �
����6����
2
)'(
)'sin()'sin( LLLLLLL 11
αββγβγ �� +−−=− lvv (7)
����5���7�������8���9��
)')(cossin
2
('cos'cos LLLLLLL 11 αβββγ �� +−+= dlv�v (8)
)')(sincos
2
('sin'sin LLLLLLL 11 αβββγγ �� ++−= dlvv (9)
��������8���9��������
�������� Lv ��������� }{ rO
��������������
�
�
�
�
�
�
�
++−=
=
+−+=
)')(sincos
2
('sin
0
)')(cossin
2
('cos
LLLLLrL
,L
LLLLLL
11
r
11r
αβββγ
αβββγ
��
��
d
l
vv
v
d
l
vv
,Z
Y
,X
(10)
�����
� ����� 1R � 2R ��
����� 1R � 2R �������
�
�
�
�
�
�
�
+
+
+−−
=
+
+
++−
=
R
RR
2
R
22
R
2
R
R
R
RR
2
R
22
R
2
R
R
2
21
2
1
21
1
)'(2
)'(
arcsin'
)'(2
)'(
arcsin'
β
αβ
αβγ
β
αβ
αβγ
vl
lvv
vl
lvv
��
��
��
��
(11)
�
��� 1R ��
1
R'γ ���
���
���� Rv ��������� }{ rO � rrr ZYX
�����������
�
�
�
�
�
�
�
++−=
=
+−+=
)')(sincos
2
('sin
0
)')(cossin
2
('cos
RRRRRrR
,R
RRRRRR
11
r
11r
αβββγ
αβββγ
��
��
d
l
vv
v
d
l
vv
,Z
Y
,X
(12)
���������� ����
����
�� ������ ����� }{ rO ����
���
�
�
�
�
�
�
�
+
=
=
+
=
2
0
2
rr
r
r
rr
r
,L,R
,L,R
ZZ
Z
Y
XX
X
vv
v
v
vv
v
(13)
3.2 ����������
����11� �� 0'L =+ αβ �� � 01L =v �
0L2 =v ������ 01L =v ���������
�����������������������
0'L =+ αβ �� ������8���9�������
�
�
�
−=−
−=−
)'sin()'sin(
)'cos()'cos(
LLLLLL
LLLLLL
2211
2211
βγβγ
βγβγ
vv
vv
(14)
� ������������������
��
(1) �
21
LL vv −= �
2
' LL1
πβγ ±= �
2
' LL
2
πβγ �= �
������������
1L � 2L �������������������
1
Lv � 2Lv �����������������
�����
(2) � 0
1
L >v � 0
2
L =v �
2
' LL1
πβγ ±= �
�
2
L'γ ����������4������ 2(a)�
� �� k,L1k,L 22
'' γγ =+ �
(3) � 0
1
L =v � 0
2
L v � 0
2
L =v ���
(b) � 0
1
L =v � 0
2
L >
/ColorImageDict <<
/QFactor 0.15
/HSamples [1 1 1 1] /VSamples [1 1 1 1]
>>
/JPEG2000ColorACSImageDict <<
/TileWidth 256
/TileHeight 256
/Quality 30
>>
/JPEG2000ColorImageDict <<
/TileWidth 256
/TileHeight 256
/Quality 30
>>
/AntiAliasGrayImages false
/CropGrayImages true
/GrayImageMinResolution 300
/GrayImageMinResolutionPolicy /OK
/DownsampleGrayImages true
/GrayImageDownsampleType /Bicubic
/GrayImageResolution 300
/GrayImageDepth -1
/GrayImageMinDownsampleDepth 2
/GrayImageDownsampleThreshold 1.50000
/EncodeGrayImages true
/GrayImageFilter /DCTEncode
/AutoFilterGrayImages true
/GrayImageAutoFilterStrategy /JPEG
/GrayACSImageDict <<
/QFactor 0.15
/HSamples [1 1 1 1] /VSamples [1 1 1 1]
>>
/GrayImageDict <<
/QFactor 0.15
/HSamples [1 1 1 1] /VSamples [1 1 1 1]
>>
/JPEG2000GrayACSImageDict <<
/TileWidth 256
/TileHeight 256
/Quality 30
>>
/JPEG2000GrayImageDict <<
/TileWidth 256
/TileHeight 256
/Quality 30
>>
/AntiAliasMonoImages false
/CropMonoImages true
/MonoImageMinResolution 1200
/MonoImageMinResolutionPolicy /OK
/DownsampleMonoImages true
/MonoImageDownsampleType /Bicubic
/MonoImageResolution 1200
/MonoImageDepth -1
/MonoImageDownsampleThreshold 1.50000
/EncodeMonoImages true
/MonoImageFilter /CCITTFaxEncode
/MonoImageDict <<
/K -1
>>
/AllowPSXObjects false
/CheckCompliance [
/None
]
/PDFX1aCheck false
/PDFX3Check false
/PDFXCompliantPDFOnly false
/PDFXNoTrimBoxError true
/PDFXTrimBoxToMediaBoxOffset [
0.00000
0.00000
0.00000
0.00000
]
/PDFXSetBleedBoxToMediaBox true
/PDFXBleedBoxToTrimBoxOffset [
0.00000
0.00000
0.00000
0.00000
]
/PDFXOutputIntentProfile ()
/PDFXOutputConditionIdentifier ()
/PDFXOutputCondition ()
/PDFXRegistryName ()
/PDFXTrapped /False
/Description <<
/CHS
/CHT
/DAN
/DEU
/ESP
/FRA
本文档为【复杂地形下移动机器人运动学建模研究】,请使用软件OFFICE或WPS软件打开。作品中的文字与图均可以修改和编辑,
图片更改请在作品中右键图片并更换,文字修改请直接点击文字进行修改,也可以新增和删除文档中的内容。
该文档来自用户分享,如有侵权行为请发邮件ishare@vip.sina.com联系网站客服,我们会及时删除。
[版权声明] 本站所有资料为用户分享产生,若发现您的权利被侵害,请联系客服邮件isharekefu@iask.cn,我们尽快处理。
本作品所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用。
网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽..)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。