matlab轮式机器人轨迹跟踪的滑模变结构控制及仿真研究(2)
业要求，所以，在上世纪 80 年代，各国开展对于能移动的机器人的技术研究，至今，
已经有了极大的进步发展。
移动机器人是指一类拥有高度自主规划能力、自主组织能力和自主适应能力， 并
且能够在复杂的非结构化的环境中运行的机器人[2]
。相对于固定的机器人，外部复杂
的环境使得移动机器人要有对外感知的能力，并且能够进行自我路径规划。所以， 移
动机器人技术，是对外感知，动态规划，行为控制等技术的综合，是一个相当复杂的
动态系统。
而在科技高速发展的 21 世纪，人类的探索领域早已不再局限于陆地和浅海，已
经延伸至于深空和深海范围。未知的深空，神秘的深海及其蕴藏的丰富资源，极大刺
激了各国移动机器人技术的竞争发展。同时，在军事领域方面，美国先进的无人机和
战地机器人，就是机器人高新技术的体现。而在日本展览上出现的各种舞蹈机器人，
足球机器人等，也代表着当前世界相当先进的机器人技术。
对比看，我国的移动机器人技术相对于世界顶尖技术还是有着较大的差距。2012
年，中科院发布的《2012高技术发展报告》 ，也明确了我国机器人技术的发展方针[3]。
相信我国在今后的机器人研究领域必将取得长足进步。
1.2 移动机器人的典型结构
移动机器人按照其结构可以分为很多不同的种类， 但是当前国际上还没相对统一
的标准来对其进行划分。从不同角度出发，我们可以将其划分为不同的类别：按照控
制方式来看，可以分为全自主型、半自主型和远程遥控型；根据工作环境问题，可以
分为室内作业和室外作业；从机器人的移动方式来看，可分为轮式、履带式和步行式等不同类型[4-7]。
对比上述各类移动机器人， 轮式移动机器人具有很明显的优点， 它结构比较简单、
运动容易控制，稳定性能好。所以，到目前为止，轮式移动机器人的控制理论研究已
经相当深入，而实际上，在家庭生活、生产活动、服务场所、军事等领域也得到了广泛的应用。
对于轮式移动机器人， 我们一般性地按照车轮数量和机器人驱动方式将其分为如下四类[8.9]：
（1）前驱式移动机器人：如图 1.1，此类机器人通过电机驱动其前轮，来调整
速度和方向。而其后轮不受控制，是随动的，使得机器人的灵活性不受影响。但前驱
式移动机器人有很大的缺陷，其前轮无法在左右两边进行 90 度的旋转，严重影响了
实际应用中的效果。
（2）两轮差分驱动移动机器人：如图 1.2，此类机器人通过两个电机分别驱动
两个后轮，而其前轮则属于平衡轮，用以支撑车体。而对于此类机器人的运动控制， ，
则是通过控制其两个驱动轮的转速来实现的。该结构使得机器人相当的灵活，实际应
用意义较大。那么，本次课题便是以两轮差分驱动机器人作为研究的对象。（3）三轮全方位移动机器人：如图1.3，此类机器人有三个移动轮，互成 120
度角，并且各自由一个电机来驱动。该结构使得移动机器人在平面上不受运动轨迹的
限制，能够跟踪任意的曲线运动，同时在狭小空间内也可以有很好的发挥。市场上有
部分智能吸尘器便是采用了此类结构设计。
（4）四轮类汽车移动机器人：如图 1.4，此类移动机器人后两个轮子用以驱动，
前两个轮子控制方向。此类结构使机器人拥有相当好的稳定性能，目前概念性很强的1.3 对于轮式机器人运动控制的分类
移动机器人的运动控制是机器人技术研究中基础却又相当重要的环节。 我们可以