球形机器人驱动系统设计与路径跟踪控制

设计了一种球形机器人驱动系统，通过在竖直平面内调整滚动轴的水平倾角控制转向，由一个变量，即滚动轴的水平倾角就可以表征滚动轴，因此控制模型中仅有水平倾角和驱动电动机转速两个变量，不需要复杂的运算就可以确定控制策略。引入相对曲率半径的概念，作为转向控制指标，借助微分几何中平面曲线论的唯一存在定理，通过改变滚动轴的水平倾角使轨迹与路径的相对曲率半径在对应点达到一致，以实现对路径的跟踪。所给出的球形机器人驱动系统及其控制策略不需要测量传感器确定运动状态，而是通过运行时间计算轨迹弧长实施控制。针对相对曲率半径的几个特殊值验证了控制策略的正确性，仿真结果也证明了算法的可行性。