轮式和水下机器人的建模 运动分析及路径规划【2025|PDF|Epub|mobi|kindle电子书版本百度云盘下载】

轮式和水下机器人的建模 运动分析及路径规划PDF格式电子书版下载

注意：本站所有压缩包均有解压码： 点击下载压缩包解压工具

第一篇 四类轮式移动机器人运动学、运动分析及路径规划3

第1章 引言3

1.1概述3

1.2轮式移动机器人的需求3

1.3轮式移动机器人的发展5

1.4轮式移动机器人的类型7

1.4.1普通机车型机器人7

1.4.2双驱动机器人7

1.4.3同步驱动和导向机器人8

1.4.4全方位机器人10

1.5研究目的11

1.5.1逆运动学及正运动学11

1.5.2运动平滑性与可行性11

1.5.3运动学在高速路和街道几何设计中的应用12

1.5.4路径规划12

参考文献13

第2章 四类轮式移动机器人的逆运动学和正运动学14

2.1概述14

2.1.1机械臂的正、逆运动学14

2.1.2雅可比矩阵：速度、奇异点和静态力14

2.1.3动力学14

2.1.4轮式移动机器人的正、逆运动学15

2.1.5轮式移动机器人运动学相关研究15

2.2刚体机器人的运动描述和每个轮子的理想滚动条件17

2.2.1全局和局部参考坐标17

2.2.2机器人本体的运动描述18

2.2.3每个轮子的理想转动条件和运动描述18

2.3车式机器人的数学模型19

2.3.1泛化的约束方程19

2.3.2前轮的机械设计20

2.3.3满足Jeantaud条件21

2.3.4解逆运动学的步骤21

2.3.5曲率、瞬时旋转半径及其关系21

2.3.6车式机器人的正运动学22

2.3.7复合机车的数学模型23

2.4双驱动机器人的数学模型24

2.4.1双驱动机器人的逆运动学24

2.4.2双驱动机器人的正运动学25

2.4.3导向轮的运动25

2.5同步驱动和导向机器人的数学模型26

2.5.1逆运动学26

2.5.2正运动学26

2.6全方位机器人的数学模型27

2.6.1全方位机器人的含义27

2.6.2逆运动学29

2.6.3正运动学30

2.7本章小结31

参考文献31

第3章 轮式移动机器人运动的平滑性和可行性33

3.1概述33

3.2车式机器人和双驱动机器人的纯平移以及纯转动的条件35

3.2.1纯平移的充分必要条件35

3.2.2纯转动的必要条件36

3.3方向角和导向角的连续性37

3.4导向角限制与可行偏移角的间隔39

3.5直线运动的分析42

3.6圆形运动分析44

3.7同步驱动与导向机器人的运动光滑性50

3.8全方位机器人的奇异性50

3.9本章小结51

参考文献52

第4章 运动学在高速路设计中的应用54

4.1概述54

4.1.1设计用机动车54

4.1.2为何需要大型机动车及相关问题54

4.2相关工作的回顾56

4.3仿真结果和讨论59

参考文献60

第5章 四类轮式移动机器人路径规划算法的适用性61

5.1概述61

5.2路径规划方法综述62

5.2.1点形机器人路径规划方法62

5.2.2 C空间障碍物的概念66

5.2.3圆形机器人——方位角变化对COA（B）没有影响的特例67

5.2.4具有固定方位的多边形机器人68

5.2.5具有可变方位角的多边形机器人68

5.3四类轮式移动机器人算法的适用性70

5.3.1同时驱动和导向机器人71

5.3.2全方位机器人71

5.3.3车式和双驱动机器人方位角的存在性和唯一性71

5.3.4车式和双驱动机器人73

5.4本章小结75

参考文献75

第6章 具有非完整约束和导向角限制的轮式机器人的路径规划77

6.1概述77

6.2 CLR路径规划问题的总体描述77

6.3寻找CLR全局逼近路径79

6.4检测导向角限制性的满足程度82

6.4.1直线运动82

6.4.2圆运动83

6.4.3直线与圆的复合运动84

6.5无碰跟踪的两个充分条件85

6.5.1直线运动85

6.5.2圆运动86

6.5.3示例86

6.6检测有多边形障碍物时多边形CLR的潜在碰撞88

6.7多边形CLR的包络区域89

6.7.1包络曲线族89

6.7.2多边形CLR的包络90

6.8从故障中恢复91

6.8.1五次多项式路径91

6.8.2极样条路径92

6.8.3调整逼近全局路径95

6.9本章小结96

参考文献96

第7章 本篇结论与展望97

7.1结论97

7.2未来的研究97

参考文献98

第二篇 自主水下机器人路径规划方法103

第8章 绪论103

8.1概述103

8.2水下自主车式移动机器人的路径规划方法104

8.3本篇内容安排105

参考文献106

第9章 基于非线性规划和实体几何构造的水下车式机器人路径规划109

9.1概述109

9.2常规的非线性规划问题110

9.3基于实体几何构造的物体表示法110

9.3.1定义函数111

9.3.2布尔运算（交和并）111

9.3.3交和并运算的光滑近似112

9.3.4用于物体表示的基本实体以及对m的选择112

9.3.5平移和旋转115

9.4将水下机器人路径规划问题转化为非线性规划问题116

9.4.1将自由空间表示为配置变量的不等式约束116

9.4.2目标函数的设计116

9.5算法实现和仿真结果117

9.5.1算法实现117

9.5.2仿真结果117

9.6本章小结122

参考文献122

第10章 两种新的求解无人水下车辆路径规划的方法：约束优化和半无限约束优化124

10.1概述124

10.2优化问题的两种不同模型124

10.2.1标准约束优化125

10.2.2半无限约束优化126

10.3势域方法126

10.3.1势域方法的基本原理126

10.3.2导致局部最小的原因128

10.4将机器人路径规划问题转化为约束优化问题130

10.4.1将自由空间表示为配置变量的不等式约束130

10.4.2目标函数的设计131

10.4.3算法实验131

10.4.4避免局部最小的自适应目标函数131

10.5将机器人路径规划问题转化为半无限约束优化问题134

10.5.1使用隐函数表示待定系数134

10.5.2使用参数形式表示待定系数134

10.5.3仿真结果135

10.6本章小结137

参考文献137

第11章 “与”和“或”约束的广义约束优化问题及其在自主水下机器人中的应用139

11.1概述139

11.1.1约束优化139

11.1.2水下自主车式机器人路径规划140

11.1.3本章内容安排141

11.2水下自主车式机器人路径规划问题转换为约束优化问题的基本原理141

11.2.1 SCOP的求解方法141

11.2.2水下自主车式机器人路径规划的要求142

11.2.3原理142

11.3将水下自主车式机器人路径规划问题表示为广义约束优化问题142

11.3.1物体的分类142

11.3.2标准约束优化问题143

11.3.3广义约束优化问题144

11.4数学变换及其性质145

11.5水下自主车式机器人三维路径规划147

11.5.1第一类物体的结果147

11.5.2同时含有第一类和第二类物体的结果148

11.6“最坏情况”研究和方法的效能151

11.7本章小结152

参考文献153

第12章 一种避免位形空间计算的自主水下机车实时路径规划方法155

12.1概述155

12.2理论背景156

12.3障碍物和机器人在三维空间中的表示157

12.4机器人路径规划问题转换为半无限约束优化问题160

12.4.1三维空间中机器人无碰撞的充分必要条件160

12.4.2目标函数的设计161

12.5仿真实验及结果161

12.5.1算法实现161

12.5.2实验结果162

12.6本章小结166

参考文献167

第三篇 自主无人车平行停车、变道及超车模型173

第13章 无人自主驾驶拖车式机车变道操作的轨迹生成173

13.1概述173

13.2两步法的原理174

13.2.1约束方程174

13.2.2非完整约束轨迹生成问题转化为函数拟合过程175

13.2.3确定速度变化图176

13.3变道操作的函数拟合设计177

13.3.1计算y=f（x）178

13.3.2计算θ2=θ2（x）179

13.4本章小结180

参考文献180

第14章 使用函数拟合方法设计自主无人车平行停车182

14.1概述182

14.2非完整运动规划转化为函数拟合183

14.3拟合函数185

14.3.1五次多项式185

14.3.2三次多项式185

14.3.3三角函数186

14.4典型操作的运动分析186

14.4.1平行线过渡操作186

14.4.2导向角限制和最小过渡宽度Xmin188

14.4.3倒车式停车和移出190

14.4.4变道、规避障碍物和平行停车操作194

14.5基于卫星GPS方法的车辆导航和控制195

14.6本章小结196

参考文献196

第15章 两车道公路超车视距的新模型198

15.1概述198

15.2超车行为的三个阶段和PSD的定义199

15.3超车车辆行驶路径的描述201

15.4超车操作的时空关系推导203

15.4.1情形1：在第一阶段达到最大速度203

15.4.2情形2：在第二阶段达到最大速度204

15.4.3情形3：在第三阶段达到最大速度204

15.4.4情形4：在第三阶段结束后仍未达到最大速度204

15.5在PSD中输入参数的效果205

15.6与AASHTO的结果相比较210

15.7本章小结213

参考文献214