差速轮式机器人轨迹跟踪

资 源 简 介

差速轮式机器人轨迹跟踪

详 情 说 明

差速轮式机器人轨迹跟踪是指通过控制左右轮速差使机器人精确跟随预定轨迹的技术。常见的测试轨迹包括直线、圆形和8字形，这三种轨迹能全面验证控制算法在直线运动、定曲率转向以及连续变向场景下的性能。

基于李雅普诺夫稳定性理论的设计方法，主要分为三个核心步骤：首先建立机器人运动学模型，将位姿误差表述为参考坐标系下的横向偏差、纵向偏差和角度偏差；然后构造李雅普诺夫候选函数，通常选择误差量的二次型；最后通过保证候选函数导数负定，推导出满足稳定性条件的控制律。

在实际应用中，算法需要处理两大挑战：一是非完整约束带来的控制耦合问题，即机器人不能直接横向移动；二是轨迹曲率变化时的动态响应问题。对于8字形这种包含交叉点的复杂轨迹，还需要特别注意切换点处的平滑过渡。

该方法的优势在于能够严格保证系统的全局渐近稳定性，且不依赖精确的机器人动力学模型。工程实现时通常会将理论控制量转换为左右轮速指令，并通过PID控制器进行闭环调节。近年来，许多改进方案通过引入自适应项或结合反步法，进一步提升了系统抗扰动能力。