差量 大小與偏差變化快慢，并結(jié)合后續(xù)步驟來(lái)確定調(diào)整角的大小。
[0062] 步驟2 :將所述模糊輸入量提供給預(yù)先設(shè)置好的模糊控制器；
[0063] 步驟3 :所述模糊控制器根據(jù)預(yù)先設(shè)置的模糊推理規(guī)則和模糊推理程序，得出模 糊輸出量U;
[0064] 根據(jù)理論知識(shí)與實(shí)際實(shí)驗(yàn)情況，我們?cè)O(shè)定好了關(guān)于小車運(yùn)動(dòng)模糊控制規(guī)則以及模 塊推理的程序；當(dāng)有輸入量輸入模糊控制器時(shí)，模糊控制器會(huì)對(duì)應(yīng)輸出一個(gè)模糊輸出量。
[0065] 步驟4 :通過(guò)預(yù)先選定的模糊輸出量隸屬度函數(shù)與橫坐標(biāo)圍成面積的重心進(jìn)行表 決，得到清晰輸出量；
[0066] 通過(guò)模糊推理得到的結(jié)果是一個(gè)模糊集合，須有一個(gè)確定值才能控制巡檢機(jī)器人 的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，按照隸屬度函數(shù)曲線與橫坐標(biāo)圍成面積的重心進(jìn)行表決，得到巡檢機(jī)器人應(yīng) 調(diào)整角度的清晰量，運(yùn)用重心法能夠使控制過(guò)程更加平穩(wěn)。
[0067] 步驟5 :將得到的所述清晰輸出量運(yùn)用線性尺度變換的方法，變換成實(shí)際輸出量 發(fā)送給所述巡檢機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)電機(jī)，用于調(diào)整所述巡檢機(jī)器人的轉(zhuǎn)角。
[0068] 清晰輸出量與實(shí)際控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出量有一定的線性對(duì)應(yīng)關(guān)系，所以可以運(yùn)用 線性尺度變換的方法將清晰量換算成用于驅(qū)動(dòng)電機(jī)的實(shí)際輸出量。
[0069] 巡檢機(jī)器人采用輪式結(jié)構(gòu)，巡檢機(jī)器人巡檢作業(yè)的精度主要依靠車輪差速的精 度，在巡檢機(jī)器人載體的前方放置多個(gè)傳感器，其工作原理就是通過(guò)放置的傳感器實(shí)時(shí)對(duì) 磁軌跡的位置信息檢測(cè)，巡檢機(jī)器人利用傳感器檢測(cè)的位置信息對(duì)位姿進(jìn)行相應(yīng)的動(dòng)作。 本發(fā)明就是利用實(shí)時(shí)反饋的位置信息進(jìn)行分析處理然后進(jìn)行精確的路徑規(guī)劃。
[0070] 上述方案中，在巡檢機(jī)器人行進(jìn)過(guò)程中，隨時(shí)獲取機(jī)器人行駛軌跡與磁軌跡的位 置誤差E以及位置誤差變化率EC，并提供給預(yù)先設(shè)置好的模糊控制器，得到模糊輸出量，通 過(guò)模糊輸出量隸屬度函數(shù)與橫坐標(biāo)圍成面積的重心進(jìn)行表決，得到清晰量，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)循 跡機(jī)器人動(dòng)作的調(diào)整。
[0071] 采用模糊控制方式，使系統(tǒng)具有較高的魯棒性，保證了循跡機(jī)器人工作的穩(wěn)定；
[0072] 且有效解決了現(xiàn)有控制中由于強(qiáng)耦合、時(shí)變，滯后造成的模型不確定，導(dǎo)致控制不 準(zhǔn)確的問(wèn)題；
[0073] 同時(shí)采用位置誤差和位置誤差變化率兩個(gè)輸入量，控制條件更加充分，使控制過(guò) 程更加精細(xì)平穩(wěn)，角度調(diào)整準(zhǔn)確適度，防止循跡機(jī)器人在運(yùn)行中出現(xiàn)較大的擺動(dòng)。
[0074] 進(jìn)一步的，上所述模糊推理規(guī)則優(yōu)選包括：
[0075] 規(guī)則1 :所述位置誤差E包括7個(gè)模糊集{左大NB，左中匪，左小NS，正中ZO,右 小PS，右中PM，右大PB};
[0076] 根據(jù)行駛軌跡與磁軌跡的位置誤差E大小，將其定義為7個(gè)模糊集。
[0077] 規(guī)則2 :所述位置誤差變化率EC包括7個(gè)模糊集分別為：{負(fù)大NBC，負(fù)中NMC，負(fù) 小NSC，零ZOC，正小PSC，正中PMC，正大PBC};
[0078] 同理根據(jù)上述位置誤差變化率大小，將位置誤差變化率EC定義成7個(gè)模糊集。
[0079]規(guī)則3 :所述模糊輸出量U包括7個(gè)模糊集，分別為：{左大轉(zhuǎn)NBS，左中轉(zhuǎn)匪S，左 小轉(zhuǎn)NSS，直行ZOS，右小轉(zhuǎn)PSS，右中轉(zhuǎn)PMS，右大轉(zhuǎn)PBS};
[0080] 同理根據(jù)模糊輸出量大小，將其定義成7個(gè)模糊集。
[0081] 規(guī)則4 :將所述位置誤差E和所述位置誤差變化率EC所對(duì)應(yīng)的7個(gè)模糊集進(jìn)行排 列組合，并與模糊輸出量U對(duì)應(yīng)，形成如下模糊關(guān)系矩陣：
[0083] 根據(jù)思維推理以及知識(shí)庫(kù)，同時(shí)結(jié)合巡檢機(jī)器人的控制經(jīng)驗(yàn)和運(yùn)動(dòng)特性，進(jìn)行設(shè) 計(jì)消除誤差，建立模糊控制器的控制規(guī)則。由巡檢機(jī)器人與磁軌跡的位置誤差與誤差變化 率均對(duì)應(yīng)7個(gè)模糊集，進(jìn)行排列組合，共有49條模糊規(guī)則。當(dāng)誤差E較小，而且誤差不變時(shí)， 即誤差變化率EC為0,可定義為巡檢機(jī)器人正沿著磁軌跡運(yùn)行；當(dāng)誤差變化率EC變化較大 時(shí)，說(shuō)明巡檢機(jī)器人正在偏離磁軌跡引導(dǎo)線，則需要調(diào)整巡檢機(jī)器人的運(yùn)行角度，即調(diào)整驅(qū) 動(dòng)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)速度，例如用一例語(yǔ)句來(lái)描述：ifE=NBandEC=NBthenU=PB。實(shí)際 使用中，根據(jù)兩個(gè)輸入量的值，查表對(duì)應(yīng)找出輸出模糊值。這種查表法，減少了運(yùn)算次數(shù)，能 大幅度提高模糊控制效率。
[0084] 優(yōu)選的，步驟3之前還可以包括：
[0085] 步驟31 :選定所述位置誤差E、位置誤差變化率EC以及模糊輸出量U的論域，并分 別確定所述位置誤差E的隸屬度函數(shù)、所述位置誤差變化率EC的隸屬度函數(shù)和所述模糊輸 出量U的隸屬度函數(shù)。
[0086] 根據(jù)實(shí)際運(yùn)行中，位置誤差E、位置誤差變化率EC以及模糊輸出量U的大小，分別 確定它們確定的論域，并在論域基礎(chǔ)上建立模糊度函數(shù)。根據(jù)隸屬度函數(shù)，確定每個(gè)數(shù)值在 某一模糊集中的隸屬度大小，越接近于1說(shuō)明隸屬度越高。同時(shí)，確定隸屬度函數(shù)可以確定 輸入輸出量的模糊集，用于模糊運(yùn)算和解模運(yùn)算。
[0087] 進(jìn)一步優(yōu)選的，所述步驟31可以包括：
[0088] 步驟 311 :選定所述位置誤差E的論域?yàn)椋簕-6, -5, -4, -3, -2, _1，0，1，2, 3,4, 5， 6}，確定所述位置誤差E的隸屬度函數(shù)；
[0089] 根據(jù)位置誤差E的范圍確定位置誤差E的隸屬度函數(shù)，如圖2所示，函數(shù)對(duì)應(yīng)位置 誤差E實(shí)際取值范圍。
[0090] 步驟312 :選定所述位置誤差變化率EC的論域?yàn)椋簕-6, -5, -4, -3, -2, _1，0,1，2， 3,4, 5,6}，確定所述位置誤差變化率EC的隸屬度函數(shù)；
[0091] 為了能夠較嚴(yán)格地反映受控過(guò)程中輸出量的動(dòng)態(tài)特性，根據(jù)位置誤差變化率EC 的范圍確定位置誤差變化率EC的隸屬度函數(shù)，如圖3所示，函數(shù)對(duì)應(yīng)位置誤差變化率EC的 取值范圍，。
[0092] 步驟313 :選定所述模糊輸出量U的論域?yàn)椋簕-30,-25,-20,-15,-10,-5,0, 5,10， 15, 20, 25, 30}，確定所述模糊輸出量U的隸屬度函數(shù)。
[0093] 根據(jù)模糊輸出量U的范圍確定模糊輸出量U的隸屬度函數(shù)，如圖4所示，函數(shù)對(duì)應(yīng) 模糊輸出量U的取值范圍，該輸出量是一個(gè)位置量，需通過(guò)控制主動(dòng)輪的兩個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的 轉(zhuǎn)速來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0094] 進(jìn)一步的，根據(jù)巡檢機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)特性，建立巡檢機(jī)器人的數(shù)學(xué)模型。如圖5所 示，坐標(biāo)系X0Y是巡檢機(jī)器人絕對(duì)坐標(biāo)系；以巡檢機(jī)器人的質(zhì)心建立巡檢機(jī)器人相對(duì)坐標(biāo) 系x〇y，得到巡檢機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程式：
[0096] (x，y，0)為巡檢機(jī)器人的位姿，代表機(jī)器人左輪的運(yùn)動(dòng)速度，vK代表右輪的 運(yùn)動(dòng)速度，L為巡檢機(jī)器人左右輪的寬度。
[0097] 對(duì)巡檢機(jī)器人進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析，明確輸出控制量，根據(jù)巡檢機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)方程P所 述，通過(guò)控制巡檢機(jī)器人的左右兩驅(qū)動(dòng)輪速度，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)巡檢機(jī)器人位姿和運(yùn)動(dòng)的控 制，以達(dá)到巡檢機(jī)器人運(yùn)動(dòng)目的。
[0098] 與上述方法相對(duì)應(yīng)，本發(fā)明提供一種巡檢機(jī)器人軌跡規(guī)劃的裝置，如圖6所示，包 括：
[0099] 獲取模塊1' ：用于獲取所述巡檢機(jī)器人的行駛軌跡與磁軌跡的位置誤差以及該位 置誤差的變化率，轉(zhuǎn)化成模糊輸入量；
[0100] 傳送模塊2' ：用于將所述模糊輸入量提供給預(yù)先設(shè)置好的模糊控制器；
[0101] 推理模塊3' ：用于所述模糊控制器根據(jù)預(yù)先設(shè)置的模糊推理規(guī)則和模糊推理程 序，得出模糊輸出量U;
[0102] 輸出模塊4' ：用于通過(guò)模糊輸出量隸屬度函數(shù)與橫坐標(biāo)圍成面積的重心進(jìn)行表 決，得到清晰量；
[0103] 執(zhí)行模塊5' ：利用所述清晰量，控制所述巡檢機(jī)器人的轉(zhuǎn)角。
[0104] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，在巡檢機(jī)器人行進(jìn)過(guò)程中，獲取模塊1'，隨時(shí)獲取機(jī)器人行駛軌 跡與磁軌跡的位置誤差E以及位置誤差變化率EC，作為模糊輸入量。傳送模塊2'將輸入量 提供給推理模塊3'，推理模塊3'中含有預(yù)先設(shè)置有模糊推理規(guī)則和模糊推理程序的模糊 控制器，從而得到模糊輸出量，之后模糊輸出量被傳送給輸出模塊4'，通過(guò)模糊輸出量隸屬 度函數(shù)與橫坐標(biāo)圍成面積的重心進(jìn)行表決，得到清晰量，在經(jīng)過(guò)執(zhí)行模塊5'的線性轉(zhuǎn)換，變 成實(shí)際可執(zhí)行的控制量驅(qū)動(dòng)電機(jī)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)循跡機(jī)器人動(dòng)作的調(diào)整。
[0105] 采用模糊控制方式，使系統(tǒng)具有較高的魯棒性，保證了循跡機(jī)器人工作的穩(wěn)定；
[0106] 且有效解決了現(xiàn)有控制中由于強(qiáng)耦合、時(shí)變，滯后造成的模型不確定，導(dǎo)致控制不 準(zhǔn)確的問(wèn)題；
[0107] 同時(shí)采用位置誤差和位置誤差變化率兩個(gè)輸入量，控制條件更加充分，使控制過(guò) 程更加精細(xì)平穩(wěn)，角度調(diào)整準(zhǔn)確