实现倒立摆机器人控制器

Josepablo Cruz Baas, Jorge Ríos Martínez, Ernesto Olguín Díaz, Francisco Moo Mena
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摘要

在室内移动机器人技术中,轮式机器人脱颖而出,因为与腿式关节机器人相比,轮式机器人的机械结构更简单,所需的维护工作也更少。本文介绍了使用线性二次调节器(LQR)算法实现倒立摆机器人控制软件的各个阶段。软件架构可通过大型抽象块进行分解,将嵌入式软件库和专为该项目开发的软件片段结合在一起。绝大多数倒立摆项目都使用 PID 控制,这主要是由于其实施简单。这种方法功能强大,但可扩展性不强,而且费时费力,尽管有些实施方案对外部干扰有很好的抑制作用,但如果机器人的任何参数发生变化,就无法保证稳定性。开发的原型可作为未来移动机器人或自动控制研究的实验基础。
本文章由计算机程序翻译,如有差异,请以英文原文为准。
Implementación de un controlador para robot de tipo péndulo invertido
En la robótica móvil de interiores sobresalen los robots con ruedas porque su mecánica es más simple y requiere menor trabajo de mantenimiento comparados con los robots articulados de piernas. En este trabajo se describen las fases para la implementación de un software de control para un robot péndulo invertido usando el algoritmo regulador cuadrático lineal (LQR, por sus siglas en inglés). La arquitectura del software se puede descomponer por grandes bloques de abstracción, combinando bibliotecas de software embebido y piezas de software desarrolladas especialmente para el proyecto. La gran mayoría de proyectos con el péndulo invertido utilizan un control PID, principalmente debido a la simplicidad de su implementación. Este método es funcional, pero poco escalable, consume tiempo y, aunque algunas implementaciones presentan un excelente rechazo a perturbaciones externas, no existe una garantía de estabilidad si algún parámetro del robot cambia. El prototipo desarrollado podría servir como base de experimentación para futuras investigaciones sobre robótica móvil o control automático.
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