1. Главная
  2. Библиотека
  3. Теория машин и механизмов
  4. Рассмотрим мобильную дифференциальную платформу, движущ...
Разбор задачи

Рассмотрим мобильную дифференциальную платформу, движущуюся с постоянной скоростью (представлена на Рисунке 1) относительно неподвижной системы отсчета . У робота есть два колеса (левое и правое), соединённые с двигателями. Положение центра платформы в

  • Предмет: Теория машин и механизмов
  • Автор: Кэмп
  • #Кинематика машин
  • #Механика робототехнических систем
Рассмотрим мобильную дифференциальную платформу, движущуюся с постоянной скоростью (представлена на Рисунке 1) относительно неподвижной системы отсчета . У робота есть два колеса (левое и правое), соединённые с двигателями. Положение центра платформы в

Условие:

Рассмотрим мобильную дифференциальную платформу, движущуюся с постоянной скоростью (представлена на Рисунке 1) относительно неподвижной системы отсчета OxyO x y. У робота есть два колеса (левое и правое), соединённые с двигателями. Положение центра платформы в каждый момент времени tt определяется тремя координатами: x(t),y(t),θ(t)x(t), y(t), \theta(t). Их можно определить, используя кинематическую модель, записанную через производные по трём координатам.

[x˙y˙θ˙]=[\nvcosθvsinθω]v=(ωr+ωl)r2,ω=(ωrωl)rB. \begin{aligned} {\left[ \begin{array}{c} \dot{x} \\ \dot{y} \\ \dot{\theta} \end{array}\right] } & =\left[ \begin{array}{c}\nv \cos \theta \\ v \sin \theta \\ \omega \end{array}\right] \\ v & =\left(\omega_{r}+\omega_{l}\right) \frac{r}{2}, \\ \omega & =\left(\omega_{r}-\omega_{l}\right) \frac{r}{B} . \end{aligned}

где ω\omega-угловая скорость робота; r>0r>0 и B>0B>0 - радиус колёс и база (расстояние между колёсами); ωl,ωr\omega_{l}, \omega_{r} - угловые скорости вращения колёс (левого и правого); x,yx, y - координаты центра робота относительно неподвижной системы отсчёта Oxy;θO x y ; \theta- ориентация робота (угол поворота относительно оси OxO x ). Положительное вращение робота соответствует правилу правой руки (положительное направление - против часовой стрелки, отрицательное - по часовой стрелке).

Платформа двигается из известного начального положения x(t0),y(t0),θ(t0)x\left(t_{0}\right), y\left(t_{0}\right), \theta\left(t_{0}\right), с постоянной скоростью ωl,ωr\omega_{l}, \omega_{r} колёс. Радиус колёс rr и база BB известны. Требуется вывести N+1N+1 значений положений робота на плоскости xx, y и θ\theta в конкретные моменты времени ti=t0+hi,i0,Nt_{i}= t_{0}+h \cdot i, i \in \overline{0, N}, где h>0h>0- постоянный шаг по времени между последовательными измерениями координат робота. Примерная траектория движения робота при ωr,ωl=const\omega_{r},\omega_{l}=\text{const}

Решение:

Хорошо, разберём задачу по шагам.

1. Понимание модели

Дана кинематическая модель мобильного робота с дифференциальным приводом:

x˙=vcosθy˙=vsinθθ˙=ω \begin{aligned} \dot{x} &= v \cos \theta \\ \dot{y} &= v \sin \theta \\ \dot{\theta} &= \omega \end{aligned}

где

v=(ωr+ωl)r2,ω=(ωrωl)rB. v = (\omega_r + \omega_l) \frac{r}{2}, \quad \omega = (\omega_r - \omega_l) \frac{r}{B}.

Здесь:

  • ωl,ωr\omega_l, \omega_r — угловые скорости левого и правого колес (постоянные).
  • rr — радиус колеса.
  • BB — расстояние между колесами (база).
  • x,yx, y — координаты центра робота.
  • θ\theta — ориентация робота относитель...

Внутри — полный разбор, аргументация, алгоритм решения, частые ошибки и как отвечать на каверзные вопросы препода, если спросит

Попробуй решить по шагам

Попробуй один шаг и продолжи в режиме обучения или посмотри готовое решение

Какое ключевое предположение позволяет аналитически решить данную задачу кинематики мобильной платформы без использования численного интегрирования?

Что нужно знать по теме:

Что нужно знать по теме

Алгоритм решения

Топ 3 ошибок

Что спросит препод

Выбери предмет