Mobile Robot Motion Control. Corso di Robotica Prof. Davide Brugali Università degli Studi di Bergamo

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Lazzaro Orlando
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1 Mobile Robot Motion Control Corso di Robotica Prof. Davide Brugali Università degli Studi di Bergamo

2 Pose Controller Corso di Robotica Prof. Davide Brugali Università degli Studi di Bergamo

3 Pose Controller 3

4 Pose Controller Command : Twist [V, w] Measure : Odometr [O, O, q, V, V, w] Pose Twist Pose controller Twist O q Rover Driver Odometr Wheel speed O 4

5 Differential Drive Follower WL WR Twist Odometr 5 Odometr

6 Differential Drive Follower Odometr Twist 6 Odometr

7 Differential Drive Kinematic Pose Control Coordinates transformation into polar coordinates with its origin at goal position: D 7

8 Differential Drive Kinematic Pose Control Sstem description, in the new polar coordinates for forward direction D 8

9 Differential Drive Kinematic Pose Control Sstem description, in the new polar coordinates for backward direction D 9

10 Differential Drive Kinematic Pose Control It can be shown, that with the feedback controlled sstem will drive the robot to,, 0, 0, 0 The control signal v has alwas constant sign, the direction of movement is kept positive or negative during movement It can further be shown, that the closed loop control sstem is locall eponentiall stable if k 0 ; k 0 ; k k 0 10

11 Differential Drive Kinematic Pose Control 11

12 Ominidirectional Follower 12

13 Ominidirectional Follower Odometr Twist { V V wz 13 Odometr

14 Ominidirectional Follower Odometr Twist { V V wz 14 Odometr

15 Ominidirectional Follower Odometr Twist { V V wz 15 Odometr

16 Ominidirectional Follower Odometr Twist { V V wz 16 Odometr

17 Trajector Following Corso di Robotica Prof. Davide Brugali Università degli Studi di Bergamo

18 Trajector Following The objective of a kinematic controller is to follow a trajector described b its position and/or velocit profiles as function of time. I g o a l path divided in motion segments of clearl defined shape: straight lines and segments of a circle. Limitations: Kinematics controllers are not considering the dnamics of the sstem I 18

19 Trajector data structure WaPoint LINEAR WaPoint ROTATION WaPoint LINEAR WaPoint CIRCULAR 19

20 Trajector data structure arrival_v cruise_v 20

21 Velocit ramp generator 21

22 Trajector Interpolator target WaPoint start WaPoint 22

23 Trajector interpolator θ 23

24 Architettura software del nodo TrajectorFollower Corso di Robotica Prof. Davide Brugali Università degli Studi di Bergamo

25 Trajector Follower TrajectorFollower PoseController setodometr() settrajector () gettwist() setodometr() setsegment () gettwist() La classe TrajectorFollower memorizza la posizione corrente e la traiettoria corrente. Itera la sequenza di wapoint che compongono la traiettoria e verifica che il robot sia arrivato alla fine della traiettoria. Per ogni segmento di traiettoria che congiunge due wapoint consecutivi, inizializza il PoseController e gli delega il calcolo del twist. 25

26 PoseController TrajectorFollower PoseController setodometr() settrajector () gettwist() setodometr() setsegment () gettwist() PoseControllerD ifferential gettwist() PoseControllerH olonomic gettwist() Per ogni modello cinematico di robot mobile occorre implementare uno specifico PoseController 26

27 TrajectorInterpolator PoseController setodometr() setsegment () Trajector Interpolator netpose () gettwist() Linear Interpolator netpose () Circular Interpolator netpose () Per ogni tipo di segmento di traiettoria occorre implementare uno specifico TrajectorInterpolator 27

28 RampGenerator PoseController setodometr() setsegment () Trajector Interpolator netpose () gettwist() RampGenerator computevelocit () Linear Interpolator netpose () Circular Interpolator netpose () Il RampGenerator calcola la velocità target in funzione della distanza dal prossimo wapoint 28

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