Trajectory Tracking Control of a Mobile Robot with the ROS System

• Autorzy: Siwek Michał , Panasiuk Jarosław , Baranowski Leszek , Kaczmarek Wojciech , Borys Szymon

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0016.1458

Warianty tytułu

PL

Sterowanie w ruchu nadążnym robota mobilnego z systemem ROS

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This article provides a simulation and laboratory study of a control system for a two-wheeled differential-drive mobile robot with ROS system. The authors propose an approach to designing a control system based on a parametric model of the robot’s dynamics. The values of unknown parameters of the dynamic model have been determined by means of a Levenberg-Marguardt identification method. By comparing the desired trajectories with those obtained from simulation and laboratory tests, and based on errors analysis, the correctness of the model parameter identification process and the control system operation was then determined.

PL

W artykule przedstawiono badania symulacyjne i laboratoryjne systemu sterowania dwukołowym robotem mobilnym o napędzie różnicowym, z systemem ROS. Autorzy zaproponowali podejście projektowania systemu sterowania w oparciu o parametryczny model dynamiki robota. Wartości nieznanych parametrów modelu dynamiki wyznaczono przeprowadzając ich identyfikację metodą Levenberga-Marguardta. Następnie porównując trajektorie zadane z otrzymanymi na drodze badań symulacyjnych i laboratoryjnych, a także na podstawie analizy uchybów określono poprawność procesu identyfikacji parametrów modelu i działania systemu sterowania.

Słowa kluczowe

EN

mobile robot; ROS; parametric dynamic model; identification; trajectory tracking

PL

robot mobilny; ROS; model parametryczny; identyfikacja; śledzenie trajektorii

• Wydawca: Wojskowa Akademia Techniczna im. Jarosława Dąbrowskiego
• Czasopismo: Problemy Mechatroniki : uzbrojenie, lotnictwo, inżynieria bezpieczeństwa
• Rocznik: 2022
• Tom: Vol. 13, Nr 4 (50)
• Strony: 67--84
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., fot., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Siwek Michał

• Military University of Technology, Faculty of Mechatronics, Armament and Aerospace, 2 Sylwestra Kaliskiego Str., 00-908 Warsaw, Poland

• https://orcid.org/0000-0003-2818-9725

autor

Panasiuk Jarosław

• Military University of Technology, Faculty of Mechatronics, Armament and Aerospace, 2 Sylwestra Kaliskiego Str., 00-908 Warsaw, Poland

autor

Baranowski Leszek

• Military University of Technology, Faculty of Mechatronics, Armament and Aerospace, 2 Sylwestra Kaliskiego Str., 00-908 Warsaw, Poland

autor

Kaczmarek Wojciech

• Military University of Technology, Faculty of Mechatronics, Armament and Aerospace, 2 Sylwestra Kaliskiego Str., 00-908 Warsaw, Poland

autor

Borys Szymon

• Military University of Technology, Faculty of Mechatronics, Armament and Aerospace, 2 Sylwestra Kaliskiego Str., 00-908 Warsaw, Poland

Bibliografia

• [1] Wiśniewski, Marcin. 2004. ”Propozycja metody pomiaru dokładności i powtarzalności pozycjonowania robotów przemysłowych w warunkach przemysłowych”. Technologia i Automatyzacja Montażu 3 : 39-43.
• [2] Dudka, Piotr. 2016. “Czynniki wpływające na dokładność i powtarzalność pozycjonowania robota przemysłowego”. Pomiary, Automatyka, Robotyka 20 (4) : 59-66.
• [3] https://www.roscomponents.com/en/mobile-robots/9-turtlebot-2.html
• [4] Giergiel, Mariusz, Zenon Hendzel, Wiesław Żylski. 2002. Modelowanie i sterowanie mobilnych robotów kołowych. Warszawa: PWN.
• [5] Giergiel, Mariusz, Piotr Małka. 2006. “Modelowanie kinematyki i dynamiki mobilnego minirobota”. Modelowanie Inżynierskie 32 : 157-162.
• [6] Małka, Piotr. 2007. Pozycjonowanie i nadążanie minirobota kołowego, (praca doktorska). Kraków, Akademia Górniczo-Hutnicza.
• [7] Siegwart, Roland, and Illah R Nourbakhsh. 2004. Introduction to Autonomous Mobile Robots. England, London: The MIT Press Cambridge Massachusetts.
• [8] De La Cruz, Celso, and Ricardo Carelli. 2008. “Dynamic model based formation control and obstacle voidance of multi-robot systems”. Robotica 26 (3) : 345-356.
• [9] Martins, Nascimento Filipe, Mario Sarcinelli-Filho, and Ricardo Carelli. 2017. “A Velocity-Based Dynamic Model and Its Properties for Differential Drive Mobile Robots”. Journal of Intelligent & Robotic Systems 85 (2) : 277-292.
• [10] Zhang, Yulin, Daehie Hong, Jae H. Chung, and Steven A. Velinski. 1998. Dynamic Model Based Robust Tracking Control of a Differential Steered Wheeled Mobile Robot. In Proceedings of the 1998 American Control Conference, ACC 1998, 850-855.
• [11] Klancar, Gregor, D. Matko, and Saso Blazic. 2005. Mobile Robot Control on a Reference Path. In Proceedings of the 2005 IEEE International Symposium, Mediterrean Conference on Control and Automation, 1343-1348.
• [12] Martins, Nascimento Filipe, Wanderley C. Celeste, Ricardo Carelli, Mario Sarcinelli-Filho, and Teodiano F. Bastos-Filho. 2008. “An adaptive dynamic controller for autonomous mobile robot trajectory tracking”. Control Engineering Practice 16 (11) : 1354-1363.
• [13] Martins, Nascimento Filipe, and Alexandre S. Brandao. 2019. Motion control and Velocity based Dynamic Compensation for Mobile Robots. In Applications of Mobile Robots 23-41.
• [14] Das, Tamoghna, and Indra Narayan Kar. 2006. “Design and implementation of an adaptive fuzzy logic-based controller for wheeled mobile robots”. IEEE Transaction on Control Systems Technology 3 (14) : 501-510.
• [15] Hendzel, Zenon, and Łukasz Rykała. 2017. “Modeling of dynamics of wheeled mobile robot with mecanum wheels with the use of Lagrange Equations of the Second Kind”. International Journal of Applied Mechanics and Engineering 1 (22) : 81-99.
• [16] Siwek, Michał, Leszek Baranowski, Jarosław Panasiuk, and Wojciech Kaczmarek. 2019. “Modeling and Simulation of Movement of Dispersed Group of Mobile Robots Using Simscape Multibody Software”. AIP Conference Proceedings 2078, 020045-1-5.
• [17] Siwek, Michał, and Leszek Baranowski. 2018. “Use of 3D simulation to design theoretical and real pipe inspection mobile robot model”. Acta Mechanica et Automatica 12 (3) : 232-236.
• [18] Panasiuk, Jarosław, Michał Siwek, Wojciech Kaczmarek, Szymon Borys, and Piotr Prusaczyk. 2018. “The concept of using the mobile robot for telemechanical wires installation in pipelines”. AIP Conference Proceedings 2029, 020054 -1-9.
• [19] Besseghieur, L. Khadir, Radosław Trębiński, Wojciech Kaczmarek, and Jarosław Panasiuk. 2019. Leader-follower formation control for a group of ROS-enabled mobile robots. In Proceedings of 6th International Conference on Control, Decision and Information Technologies 2078, 020045.

Uwagi

1. Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).

2. This work was co-financed by the Military University of Technology (Warsaw, Poland) within the framework of the research project UGB 893/2021 "Study of algorithms for tracking the position of objects in 3D space using inertial and spatial measurement techniques".