本書以工業場景下運行四舵輪移動機器人為研究對像，重點研究了動力學/運動學模型的多模式異步切換，提高了運行的靈活性；進一步研究分數階的自主避障跟蹤方法，實現高動態場景運行的適應性；同時，在保障運行方面，通過參數自適應調整並對擾動進行估計和補償，提高了運行的魯棒性和穩定性；在設備檢測方面，實現了車輛故障的自動檢測，並設計了容缺的控制方法；最後，在集成的四舵輪移動機器人上，考慮了定位不確定性，設計了動態補償的停靠方案，實現精準停靠，滿足上下料要求。

●1移動機器人概述(1)
1.1引言(1)
1.2移動機器人定義(1)
1.3移動機器人的傳感器(6)
1.3.1移動機器人常用傳感器分類(6)
1.3.2常用傳感器介紹(6)
1.4移動機器人的應用場景(9)
參考文獻(13)
2四舵輪移動機器人運動學和動力學模型(16)
2.1概述(16)
2.2四舵輪移動機器人平臺模型(17)
2.3移動機器人運動學建模(19)
2.4移動機器人動力學建模(20)
參考文獻(21)
3基於運動學的多模式異步切換控制(23)
3.1問題描述(23)
3.2統一無顫振積分滑模控制方法(23)
3.3多模式匹配異步切換控制(28)
3.3.1多模式層級異步切換監督判據(28)
3.3.2多模式層級異步切換邏輯準則(29)
3.3.3穩定性和收斂性證明(31)
3.4效果分析(34)
參考文獻(42)
4基於動力學的多模式異步切換控制(45)
4.1問題描述(45)
4.2基於狀態觀測器的切換信號采樣機制(45)
4.2.1延時環境下多模式異步切換模型(45)
4.2.2切換繫統指數穩定狀態觀測器設計(47)
4.2.3離散時間切換信號采樣機制(48)
4.3采用外部信號的時變延時估計(49)
4.3.1外部信號辨識性分析(49)
4.3.2基於高階滑模的無偏延時估計(51)
4.4多模式異步切換控制器設計(53)
4.4.1延時的異步切換控制器分段設計(53)
4.4.2多模式異步切換過程穩定性分析(54)
4.5效果分析(60)
4.5.1時變延時的結果估計(60)
4.5.2多模式異步切換仿真測試(61)
參考文獻(65)
5分數階自主避障跟蹤控制(67)
5.1問題描述(67)
5.2分數階耦合滑模控制器設計(67)
5.2.1分數階微積分理論(67)
5.2.2分數階耦合滑模控制律設計(71)
5.2.3分數階耦合滑模控制參數整定(73)
5.2.4與現有控制方法比較(74)
5.3基於斥力場避障跟蹤控制器設計(74)
5.3.1基於斥力場的避障軌跡生成(74)
5.3.2穩定性和收斂性證明(76)
5.4效果分析(81)
參考文獻(87)
6增益自調整魯棒控制(89)
6.1問題描述(89)
6.2超螺旋耦合滑模控制器設計(89)
6.2.1考慮時變擾動的復合滑模面構建(89)
6.2.2變增益超螺旋滑模控制器設計(90)
6.2.3變增益超螺旋滑模控制器抗擾分析(96)
6.3非線性模型預測的控制器設計(97)
6.4分層控制器設計(98)
6.4.1集成控制器設計(98)
6.4.2控制參數選擇(99)
6.5效果分析(100)
參考文獻(103)
7擾動自補償解耦控制(105)
7.1問題描述(105)
7.2動力學模型解耦(105)
7.2.1逆繫統解耦的存在性條件(105)
7.2.2四舵輪移動機器人橫向動力學模型逆繫統解耦(107)
7.3多層模糊神經網絡的擾動估計(109)
7.4自補償擾動控制器設計(111)
7.4.1分數階滑模面構建(111)
7.4.2超螺旋滑模控制器設計(111)
7.4.3擾動自補償集成控制方案設計(113)
7.5效果分析(114)
7.5.1逆繫統解耦測試(114)
7.5.2自補償擾動抑制仿真測試(114)
參考文獻(118)
8分布式力矩容錯分配(120)
8.1問題描述(120)
8.2執行器驅動故障模型(120)
8.3基於模型預測控制的力矩分配(121)
8.4效果分析(124)
參考文獻(129)
9停靠誤差迭代自補償(132)
9.1問題描述(132)
9.2手眼一體化位姿測量(132)
9.2.1目標姿態測量(134)
9.2.2相對姿態計算(135)
9.2.3停靠誤差計算(136)
9.3停靠誤差離線預處理(136)
9.4基於迭代學習的誤差補償(138)
9.5效果分析(140)
9.5.1停靠誤差測量(141)
9.5.2停靠誤差離線預處理(142)
9.5.3停靠誤差迭代自補償(144)
參考文獻(148)

四舵輪移動機器人是一個復雜的繫統，其運行的場景多變，空間跨度大，涉及現有的多個技術研究熱點，初學者通常需要較長的時間來理解和掌握其整體控制架構。本書內容包涵了四舵輪移動機器人繫統的軟件和硬件平臺，以深入淺出的方式介紹了四舵輪移動機器人的運動學模型、動力學模型的構建，分析了各種模型下移動機器人的運動特點，闡述了實際應用過程中的多模式異步切換、自主避障跟蹤、抗擾動控制、力矩容錯分配和高精度停靠等控制方法。本書是作者團隊在移動機器人和機器人無人技術方面取得的成果總結，可作為有志於開發移動機器人在物流、移動加工、物料運輸等行業中的應用的技術人員的參考書，也可幫助對移動機器人感興趣的讀者快速入門，加深其對移動機器人運動過程的理解，還可供從事移動機器人通用技術研究工作的研究者參考。

謝遠龍,王書亭,蔣立泉 著