草坪维护机器人设计与运动控制试验

摘要

针对城市内的小型复杂草坪环境，提升草坪维护工作的全面化及智能化水平，提出一种草坪维护机器人，设计其整体控制系统与平台结构，并采用模块化的方式实现草坪维护的功能。该平台采用后两轮差速式四轮底盘结构，具有更好的行驶灵活性。为实现机器人平台的精确控制，使其按照预期设定的指令行进，在对运动模型进行运动学分析的基础上，采用增量式PID控制算法实现速度闭环控制。对机器人平台设置直线行驶与旋转角度测试，测试结果显示机器人采用速度闭环控制方式在0.5 m/s的速度下直行3 m产生的平均竖直与水平误差均小于3 cm,在0.5 rad/s的旋转角速度下旋转45°、90°、180°角度平均误差均小于2°,验证了增量式PID控制算法的可行性。根据测试结果选定草坪维护机器人的具体行驶参数，为后续实现草坪的全自动维护工作提供了技术支持。

关键词

草坪维护 / 模块化 / 平台设计 / 运动学分析 / PID控制

基金资助

国家重点研发计划课题(2018YFD0700601)