移动机器人 | 运动模型

运动指的是物体的一种行为方式。对于移动机器人来说，运动指的是移动机器人从一个地方移动到另一个地方。严格来说，移动机器人运动学(Kinematics)讨论机器人由于运动引起的空间姿态变化，它是建立机器人运动方程，进行机器人运行轨迹计算，预测机器人航迹的基础。对于如空中、水下、不平坦地面等复杂的非道路环境，估计移动机器人的状态，就必须考虑移动机器人在三维空间中三个坐标方向上的运动情况，即包括移动机器人参考中心的三维坐标以及航向、俯仰、横滚角在内的机器人位姿。

类似于自然界中的各种生物，移动机器人的运动方式也有很多种，如步行(腿)、滚动(轮子)、滑动(波动)、跳跃、飞行、游泳等。不同的运动方式需要通过不同的运动机构和运动机理实现。本章着重以轮式移动机器人为对象，介绍其运动的模型和控制方式。

在室内或高速公路等结构化的环境中，一般移动机器人的运动学分析可以基于二维平面的假设，本章着重阐述平面中移动机器人的运动模型。

1、坐标系

在研究移动机器人运动学之前，首先需要建立参考坐标系。移动机器人的位姿是指移动机器人在指定坐标系下的位置和姿态。此处以双轮差速驱动移动机器人为对象，如图4-1所示，假定移动机器人底盘和轮子都是刚性的，忽略内部和轮子的关节与自由度，对该移动机器人建立两个坐标系：全局坐标系XGOGYG、机器人局部坐标系XRORYR。

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