控制指令，并协同控制四个麦克纳姆轮的转速和转向；从控制 器用于控制六自由度机械手的运动关节以实现物品的抓取、移位及释放。
[0040] 还包括设置于车架下方的减震器。
[0041] 本发明采用上述方法与结构后，具有如下有益效果：
[0042] 1、通过麦克纳姆轮轮组协同运动控制实现车体底盘在平面内的全方位移动，并结 合六自由度机械手完成物品的搬运功能，能明显提高全向底盘在狭小作业空间下的运动灵 活性及移动效率，从而提升机器人搬运物体的工作效率。
[0043] 2、全向移动机器人的速度控制采用了小脑模型神经网络与PID的联合控制策略 (简称CMAC+PID)，总控制信号由CMAC和PID控制器共同产生。
[0044] CMAC+PID联合控制算法，其计算过程较为简单，实时响应速度快、控制精度高且抗 干扰能力好，较适合于全向移动机器人在运动环境不够理想、影响因素不完全确定等复杂 条件下的实时控制。
[0045] CMAC控制器的突出优点是对输入信号的响应快，主要实现前馈控制，以保证机器 人在运行过程中麦克纳姆轮速度控制的实时响应，同时通过引入常规PID控制器来实现反 馈控制，在提高机器人速度控制鲁棒性的同时，还能有效抑制外界干扰，确保机器人运行的 平稳可靠。
[0046] 3、CMAC+PID联合控制效果与PID中控制参数的关系并不密切，即只要求它们在一 个合理的范围内即可，从而降低了控制器参数整定的难度。
【附图说明】
[0047]图1显示了本发明一种基于CMAC和PID的全向移动机器人的轴测图；
[0048] 图2显不了全向移动底盘的仰视图；
[0049] 图3显示了本发明一种基于CMAC和PID的全向移动机器人的控制系统框图；
[0050] 图4显示了本发明一种基于CMAC和PID的全向移动机器人中CMAC+PID联合控制流 程图。
[0051] 图中：1:全向移动底盘;2:六自由度机械手；3:麦克纳姆轮;4:减速器;5:直流电 机;6:减震器;7:主控制器;8:锂电池。
【具体实施方式】
[0052]下面结合附图和具体较佳实施方式对本发明作进一步详细的说明。
[0053] 如图1所示，一基于CMAC和PID的全向移动机器人，包括全向移动底盘1、位于全向 移动底盘1上的六自由度机械手2、遥控终端和电池组。
[0054] 如图1和图2所示，全向移动底盘1包括车架、位于车架底部四周的四个麦克纳姆轮 3、麦克纳姆轮驱动装置、控制器和减震器6。
[0055] 上述麦克纳姆轮3采用两左旋、两右旋的对角线布局结构，分别通过减速器由对应 的直流电机独立驱动，能够实现纵向移动、横向侧移、原地旋转等基本运动以及任意组合的 复杂运动。
[0056] 麦克纳姆轮驱动装置包括直流电机5、主控制器、减速器4和编码器。其中，主控制 器为CMAC和PID联合控制器，能实现速度的闭环控制。编码器能检测麦克纳姆轮转动的实际 速度。
[0057] 上述遥控终端优选为手机，通过运行自主开发的APP软件，利用蓝牙无线方式和全 向移动机器人进行双向实时通讯。作为替换，也可以为IPAD或电脑等其他终端设备。
[0058] 上述电池组优选为锂电池8,能为整个麦克纳姆轮驱动装置和控制器进行供电。 [0059]上述六自由度机械手2的运动关节为若干个舵机，如图3所示的腰部、大臂、小臂和 手爪等，舵机均主要由铝合金支架构成。六自由度机械手2,主要用于在近球形工作空间内 完成物品抓取与搬运等功能。
[0060] 上述控制器采用双Μ⑶架构，控制核心为两个STM32高性能单片机。双Μ⑶架构也即 图3中所示的MCU1和MCU2，其中，MCU1为主控制器，MCU2为从控制器。
[0061 ] 上述主控制器和从控制器通过CAN总线进行实时通讯。
[0062]其中，主控制器MCU1用于接收遥控终端发送过来的控制指令，并将收到的控制指 令后根据底盘控制用逆运动学模型对四个直流电机协同控制，从而对四个麦克纳姆轮的转 速和转向进行协同控制。
[0063] 从控制器MCU2用于控制六自由度机械手的运动关节以实现物品的抓取、移位及释 放。
[0064] 上述减震器6为四个，也分别设置在车架的四个边角处。每个减震器均优选为弹簧 阻尼装置，以确保车轮工作在不平整地面时，通过减小轮组不规则触地所带来的振动幅度， 而增强底盘运行的平稳性。
[0065] -种基于CMAC和PID的全向移动机器人的移动控制方法，包括如下步骤。
[0066] 第一步，CMAC结构设计:根据机器人轮组的给定速度，进行CMAC结构设计。
[0067] CMAC结构包括输入状态空间S、概念存储器A、实际存储器A1和CMAC输出值u。。
[0068] CMAC结构设计步骤如下：
[0069] 步骤1，从输入状态空间S至概念存储器A的概念映射:将输入空间S在区间[S^Ss] 上分成N+2C个量化间隔，具体分法为：
[0070] (1)
[0071] 上述(1)式中，d为概念存储器A内的存储值。
[0072] 击骤卩·走际0电射.ΓΜΑΓ粜田加下的杂散编码方法实现实际映射关系：
[0073] (2)
[0074] 上述(2)式中，ai为CMAC中实际存储器A1内的一个指针，每个指针内均存储着相应 的连接权值;Sk为第k个输入样本值。
[0075] 步骤3, CMAC的输出uc(k)为：
[0076] (3)
[0077] 上述(3)式中，uc(k)为CMAC的第k次输出值;Wi为CMAC中实际存储器A1内的第i个连 接权值;c为泛化参数。
[0078] 第二步，给定速度分量输入:将机器人轮组的给定速度以无线或有线的方式传送 给机器人的主控制器，其中，给定速度包括车轮沿x、y方向的线速度以及车轮绕z轴的旋转 角速度;主控制器按照逆运动学控制模型，将接收的给定速度转化为多个车轮的转动速度。 [0079] 上述逆运动学控制模型如下：
[0080]
[0081 ]式中，ω ω 2、ω 3和ω 4为按照逆运动学控制模型，将给定速度转化成的四个车轮 的转动速度;VX为给定的沿X方向的线速度;Vy为给定的沿y方向的线速度；ω ζ为给定的车轮 绕Ζ轴的旋转角速度;W为四轮轮距的二分之一;L为轴距的二分之一。
[0082]第三步，主控制器开始作用，直流电机启动
[0083] 主控制器为CMAC和PID联合控制器;此时，将主控制器中CMAC的输出设置为零，即w (1) =0,故CMAC的输出11。(1)为零。主控制器将以PID方式驱动电机带动车轮转动，主控制器 第一次总输出值u(1)等于PID输出值u P (1)。
[0084]第四步，车轮转速误差计算
[0085] 通过光电编码器对第三步中各车轮转动时的实际速度y(l)进行检测，并将y(l)值 反馈给主控制器;主控制器将接收的实际速度y(l)与转化后的给定速度S(l)进行对比，并 计算出车轮转速误差。
[0086] 第五步，CMAC和PID联合控制
[0087] 主控制器将第四步计算的转速误差送入控制单元，此时，主控制器将采用CMAC和 PID联合控制的方式，利用第三步中的PID输出值uP (1)在线训练CMAC中的连接权值，得w (2) ，w(2)=w(l)+Aw(l)〇
[0088] CMAC根据接收的转速误差以及训练后的连接权值w(2)，得到CMAC输出值uc(2)， PID也根据接收的转速误差得到一个新的PID输出值uP(2);主控制器第二次总输出值u(2) 等于CMAC输出值u c(2)与新的PID输出值之和uP(2)，也即:u(2)=uP(2)+u c(2)。
[0089] 主控制器按照第二次总输出值u(2)对多个车轮的实际速度进行调整与控制。
[0090] 上述CMAC和PID联合控制的调整目标为：
[0091]
(4)
[0092] 上述(4)式中，E(k)为CMAC和PID联合控制的调整目标;u(k)