问答| 如何确定两轮差速驱动机器人的旋转中心(ICR)的位置?
关注同名微信公众号“混沌无形”,阅读更多有趣好文!
原文链接:https://mp.weixin.qq.com/s/Mj5iLR_4TKeJiaOVqJf6Vg(包含原文PDF百度云下载链接)
答:

图 1 两轮差速模型.机器人的外轮廓可视为圆形,直径为dwb,ICR表示瞬时旋转中心,蓝色圆弧表示机器人运动路径,点L和R分别为左右轮与地面的接触点。
分析可知,机器人左右驱动轮的线速度方向与x轴相同,且线速度方向与旋转半径呈垂直关系,因此ICR必定位于点L和R的连线上,ICR在直线LR上的具体位置由左右驱动轮速度[vl vr]确定。
由于v = w·r ,所以w一定时,v和r呈正比,因此,点L、R、CENTER三点的速度可表示为

其中,dwb表示机器人外圆直径,rc表示此时机器人中心点CENTER的转向半径,[vc w]T描述中心点CENTER的速度。
速度满足相似三角形关系:从公式(1)可以看出,由于L-R-CENTER-ICR四点共线,因此点L、R和CENTER的速度满足图1中的相似三角形关系,则w的几何意义为顶点ICR处正切值。
根据公式(1)变形得到,角速度w可表示为
![]()
角速度w也是有方向的:当vl < vr时,w>0;反之,w<0。
进一步地,通过公式(1)变形可以计算点CENTER的线速度vc与左右驱动轮速度[vl vr]的关系
![]()
梯形中位线意义:从几何的角度解释公式(3),图 2.2中的[vl vr]分别表示梯形的上下底,vc表示该梯形的中位线,所以vc的长度就是梯形上下底之和除以2,也就是公式(3)的形式。
更进一步,结合公式(1-3)点CENTER的转向半径rc可表示为

由此,基于点CENTER沿LR直线方向确定ICR的具体位置。这也印证“ICR在直线LR上的具体位置由左右驱动轮速度[vl vr]确定”。
由于网页排版效果一般,所以笔者按照期刊论文版式为小伙伴们整理了原文PDF,方便收藏和回味。
原文链接:https://mp.weixin.qq.com/s/Mj5iLR_4TKeJiaOVqJf6Vg(包含原文PDF百度云下载链接)
CSDN下载链接:https://download.csdn.net/download/qq_19598969/15690269如果喜欢的话,可以关注同名微信公众号“混沌无形”,阅读更多有趣好文!

更多推荐

所有评论(0)