Методика идентификации погрешностей установки меканум-колес на мобильной платформе

Сайпулаев Г.Р., Калинин Г.Н., Волошко Д.Д., Леонтьев С.В.

Национальный исследовательский университет «МЭИ», Москва

Ключевые слова: всенаправленная платформа, кинематика, неголономные связи, методика идентификации, меканум-колесо, меканум-платформа.

Аннотация. В рамках данной работы ставится задача разработки методики идентификации погрешностей установки меканум-колес на мобильную платформу на основе кинематической модели движения робота. Рассматривается кинематика меканум-платформы с учетом неортогональности осей колес и продольной оси платформы. Представлена формула для оценки величин погрешностей установки меканум-колес на платформе и указано ограничение на выбор калибровочных движений. Методика идентификации основана на использовании метода наименьших квадратов и линеаризации модели кинематики по малым погрешностям установки меканум-колес на платформе. По проведенному численному эксперименту продемонстрирована работоспособность разработанной методики идентификации погрешностей и предложено одно из возможных калибровочных движений робота. Из численного эксперимента определена относительная погрешность оценки углов неортогональности осей колес, составившая 0,04%. Полученная методика идентификации погрешностей платформы с меканум-колесами может быть применена в режиме реального времени при движении робота. Для использования методики необходимо обеспечить наличие измерений угловых скоростей меканум-колес, полученных с энкодеров, и линейной и угловых скоростей мобильной платформы, полученных с внешней навигационной системы. Результаты работы могут быть использованы для уточнения системы управления движением робота на кинематическом уровне.

Methodology for identifying installation errors of mecanum-wheels on a mobile platform

Saypulaev G.R., Kalinin G.N., Voloshko D.D., Leontyev S.V.

National Research University “Moscow Power Engineering Institute”, Moscow

Keywords: omnidirectional platform, kinematics, nonholonomic constraints, identification methodic, mecanum-wheel, mecanum-platform.

Abstract. This paper aims to develop a method for identifying installation errors in mecanum-wheels on a mobile platform based on a kinematic model of robot motion. The kinematics of the mecanum-platform are considered, taking into account the non-orthogonality of the wheel axes and the platform's longitudinal axis. Formula for estimating the installation errors of mecanum-wheels on the platform are presented, and limitations on the choice of calibration movements are indicated. The identification method is based on the use of the least squares method and the linearization of the kinematics model based on small errors in the installation of mecanum-wheels on the platform. A numerical experiment demonstrates the effectiveness of the developed error identification method, and one possible calibration movement for the robot is proposed. From a numerical experiment, the relative error in estimating the angles of non-orthogonality of the wheel axles was determined to be 0.04%. The resulting error identification method for a platform with mecanum-wheels can be applied in real time during robot motion. To use the method, it is necessary to ensure the availability of measurements of the angular velocities of the mecanum-wheels obtained from the encoders, and the linear and angular velocities of the mobile platform obtained from the external navigation system. The results of this study can be used to improve the robot's motion control system at the kinematic level.