AWID/AWIS高速高机动机器人是一种新型轮式机器人平台,能够全轮独立驱动和全轮独立转向,具有AWID/AWIS特性的机器人平台具有更多、更灵活的驱动和转向方式,能够提供更多的运动模式(如横向移动、原地转向等多种运动模式),可用于对空间受限的高速、高机动性的轮式机器人的研究,代表了未来高级车辆、军用车辆、无人驾驶车辆和大型轮式移动机器人的发展方向。本文以具有代表性的四轮独立驱动独立转向机器人为研究对象,重点对机器人转向控制系统进行研究。该机器人平台基于4个一体化车轮,可以实现向内90°,向外45°转向,通过电子转向控制器,协调控制各个车轮的角度,实现直行、横移、斜行、常规转向、前后轮转向、绕圆转向共6种运动模式。车轮和方向盘之间没有机械连接,通过电子单元控制车轮控制,属于线控转向方式。本文首先研究了转向技术的发展历史,这是AWID/AWIS机器人平台转向系统稳定、可靠、有效运行的关键,结合我们研制的AWID/AWIS高速高机动机器人平台总体目标,设计了基于CAN总线的分布式控制网络,描述了具体实现过程,并对CAN网络的负载能力及再加载能力进行研究。对起关键作用的电机、执行机构、传感器系统的设计思路和实现方法进行了重点介绍,为以后机器人转向系统结构的研究打下了基础。为使操作者对路面状况和阻力变化有直接感觉,本文对回正力矩的产生进行分析,给出了路感的定义和模拟路感的方法。最后从运动稳定性出发,分析了转向过程中传动比随横摆角速度增益的变化规律,介绍了基于理想传动比的控制策略。本文对转向控制器进行硬件设计和软件设计。控制器需要对转角、转速、电流等信号进行实时采集,因此数字测量处理电路和模拟测量处理电路必不可少,此外,电机的驱动电路,也是转向控制器的关键部分,需要重点设计。为了提高系统的可靠性,引入了冗余概念,在电路中增加了CAN冗余设计,提高系统的容错能力。操作稳定性是平台转向过程的重要指标,本文从运动学角度出发,总结了机器人平台6种运动模式,对前后轮转向过程中的转角、转向半径协调关系进行研究,总结四轮独立转向时转向中心位置的范围,分析了任意半径转向的可能性。从动力学模型出发,研究了横摆角速度、侧向加速度、侧偏角等稳定性指标的时域响应,为进一步研究机器人平台的上层控制提供了思路。最后对本文进行总结,提出了下一步工作的展望。