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非完整移动机器人的路径规划与轨迹跟踪控制研究的任务书
研究任务书
一、研究背景
随着机器人技术的不断发展，移动机器人已经广泛应用于工业、医疗、服务、军事、探险等领域，其中非完整移动机器人是其中的重要一类。非完整移动机器人的运动形式较为复杂，不同于自由度较多的机械臂和多轮机器人，而是具有一个或几个不完整自由度。该种机器人具有结构简单，动力学特性较为复杂，具有较高的灵活性与适应性，因而备受关注。在非完整移动机器人的路径规划与轨迹跟踪控制研究中，如何更好地解决运动的非完整性问题，实现高效、稳定的机器人运动控制，是当前亟待解决的关键问题。
二、研究目的
本次研究旨在针对非完整移动机器人的路径规划与轨迹跟踪控制相关问题，提出一种新的控制方法，实现机器人运动的高效性、稳定性和精度。
三、研究内容
以非完整移动机器人的路径规划与轨迹跟踪控制为研究对象，主要探讨以下内容：
1.非完整移动机器人运动建模：
基于非完整机器人与其所处的环境之间的相互作用关系，建立机器人运动学、动力学模型，确立机器人的运动规律，为路径规划与轨迹跟踪提供理论基础。
2.路径规划算法研究：
设计一种基于优化算法的路径规划方法，通过机器人的运动学和环境信息，快速、精确地规划出机器人的运动路径，并且考虑到机器人的非完整性特点，提高路径规划的效率和可靠性。
3.轨迹跟踪控制算法研究：
针对非完整机器人的运动实时控制和运动轨迹落实度不高的难题，研究一种基于自适应滑模控制的轨迹跟踪控制算法，解决机器人实时轨迹跟踪的问题，并通过控制算法的改进，降低运动过程中的抖动和滑移。
四、研究方法
1.理论研究法：对非完整移动机器人的运动规律、路径规划算法和轨迹跟踪控制算法等进行理论建模和分析。
2.数值模拟法：通过数值仿真实验验证理论模型的有效性和可靠性。
3.实验室实验法：通过在实验室搭建非完整移动机器人样机和开展相关测试，验证研究所得结论的正确性，并针对性解决实际应用中遇到的一些问题。
五、研究成果
本次研究的主要成果包括：
1.非完整移动机器人运动建模及其理论分析
2.基于优化算法的路径规划方法研究
3.基于自适应滑模控制的轨迹跟踪控制算法研究
4.试制非完整移动机器人样机，并进行控制算法的实际运用验证
5.相关论文发表若干
六、研究周期
本次研究的周期为2年。
七、研究经费
本次研究所需经费为60万元，具体包括设备购置费、实验材料费、研究人员薪资、差旅费等，其中科研经费占到总经费的80%以上。
八、研究人员
本研究拟聘请计算机、控制工程、机器人等专业领域的专家和研究生，共10人。其中，硕士生3名，博士生3名，硕士以上专家4名。
九、研究方法
通过本次非完整移动机器人的路径规划与轨迹跟踪控制研究，旨在为相应领域的机器人技术发展提供理论支撑和现实示范，提高我国机器人科技研究的水平，促进我国相关产业的发展。同时，本研究可为非完整移动机器人的控制领域提供一种新的技术路径。