张天宇， 彭忆强,2,3， 黄晓蓉,3， 孙树磊,2,3， 何灼馀,3

(1. 西华大学汽车与交通学院，四川 成都 610039; 2. 汽车测控与安全四川省重点实验室，四川 成都 610039;3. 四川省新能源汽车智能控制与仿真测试技术工程研究中心，四川 成都 610039)

0 引 言

脚轮式全向移动平台在物流搬运、室内服务和外星探测等领域有着广泛的应用，具有重要的研究价值[1]。脚轮可分为双电机脚轮和单电机脚轮。双电机脚轮中的两个电机分别用于控制脚轮的转速和转向角，该结构在移动过程中会产生耦合运动，导致全向移动平台属于冗余系统、控制策略设计复杂且其运动精度低。电机脚轮具有机械结构简单、性价比高以及其全驱动特性可有效降低控制策略设计难度等优点；因此，本文的研究对象为装配有3个独立驱动的单电机脚轮式全向移动平台，主要分析其运动学模型、动力学模型以及控制策略。

运动学模型主要用于获得跟踪或到达目标的稳定运动控制规律，国内外学者采用几何方法、D-H坐标变换法和轮心建模法等对轮式全向移动平台运动学模型进行了大量研究。针对麦克纳姆轮全向移动平台，曾志雄[2]等采用几何方法得到了运动学模型，并分析了其在狭窄过道的运动特性；叶长龙[3]等采用轮心建模法，建立具有偏心轮机构的运动学模型，以获得最佳的结构设计参数，并对其运动轨迹误差进行了分析。针对脚轮式全向移动平台，Bruno[4]等首次用D-H坐标变换法，建立了单个脚轮的运动学模型；……