正向控制

機器人本體命令，即主要誤差信號，代表軌跡規(guī)劃器提供的行程計劃與反饋檢測系統(tǒng)提供的行程進度更新信息之間的差異。這些信號被饋入逆向運動學 系統(tǒng)，后者將機器人本體命令轉(zhuǎn)換成每個車輪的轉(zhuǎn)向和速度配置文件。這些配置文件使用阿克曼轉(zhuǎn)向關系*進行計算，整合了輪胎直徑、表面接觸面積、間距和其他重要幾何特性。利用阿克曼轉(zhuǎn)向原理和關系，上述機器人平臺可創(chuàng)建以電子方式鏈接的轉(zhuǎn)向角度配置文件，類似于許多汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中使用的機械齒輪-齒條系統(tǒng)。由于這些關系是以遠程方式整合在一起的，不需要以機械方式鏈接車軸，因而有助于最大程度減小磨擦和輪胎滑移，減少輪胎磨損和能量損耗，實現(xiàn)簡單的機械鏈接無法完成的運動。

車輪驅(qū)動和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

每個車輪均有一個驅(qū)動軸，通過變速箱以機械方式連接至驅(qū)動馬達，同時通過另一個變速箱耦合至光學編碼器，即測程反饋系統(tǒng)的輸入端。轉(zhuǎn)向軸將車軸耦合至另一伺服馬達，該馬達負責確立車輪的轉(zhuǎn)向角度。轉(zhuǎn)向軸還將通過變速箱耦合至第二個光學編碼器，也即測程反饋系統(tǒng)的另一個輸入端。

反饋檢測和控制

導航系統(tǒng)使用一個增強的卡爾曼濾波器，通過結(jié)合多個傳感器的數(shù)據(jù)來估算行程圖上機器人的姿態(tài)。Seekur 上的測程數(shù)據(jù)從車輪牽引和轉(zhuǎn)向編碼器（提供轉(zhuǎn)換）和MEMS陀螺儀（提供旋轉(zhuǎn)）獲得。

測程

測程反饋系統(tǒng)利用光學編碼器對驅(qū)動和轉(zhuǎn)向軸旋轉(zhuǎn)的測量結(jié)果來估算機器人的位置、駛向和速度。在光學編碼器中，用一個碟片阻擋內(nèi)部光源，或者通過數(shù)千個微小窗口讓光源照射在光傳感器上。碟片旋轉(zhuǎn)時，便會產(chǎn)生一系列電脈沖，這些脈沖通常被饋入計數(shù)器電路。每旋轉(zhuǎn)一圈的計數(shù)次數(shù)等于碟片內(nèi)的槽孔數(shù)目，因此可從編碼器電路的脈沖計數(shù)計算旋轉(zhuǎn)數(shù)（包括小數(shù)）。圖4提供了將驅(qū)動軸旋轉(zhuǎn)計數(shù)轉(zhuǎn)換成線性位移（位置）變化的圖形參考和關系。

圖 4. 測程線性位移關系。

每個車輪的驅(qū)動軸和轉(zhuǎn)向軸編碼器測量結(jié)果在正向運動學 處理器中用阿克曼轉(zhuǎn)向公式進行組合，從而產(chǎn)生駛向、偏轉(zhuǎn)速率、位置和線速度等測量數(shù)據(jù)。

該測量系統(tǒng)的優(yōu)點在于其檢測功能直接與驅(qū)動和轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)相結(jié)合，因此可精確得知驅(qū)動和轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)的狀態(tài)。不過，除非可參考一組實際坐標，否則該測量系統(tǒng)在車輛實際速度和方向方面的精度有限。主要限制（或誤差源）在于輪胎幾何形狀一致性（圖 4 中 D 的精度和波動），以及輪胎與地面之間的接觸中斷。輪胎幾何形狀取決于胎冠一致性、胎壓、溫度、重量及在正常機器人使用過程中可能發(fā)生變化的所有條件。輪胎滑移則取決于偏轉(zhuǎn)半徑、速度和表面一致性。

位置檢測

Seekur系統(tǒng)使用多種距離傳感器。對于室內(nèi)應用，該系統(tǒng)采用270°激光掃描器為其環(huán)境構建映射圖。激光系統(tǒng)通過能量返回模式和信號返回時間測量物體形狀、尺寸及與激光源的距離。在映射模式中，激光系統(tǒng)通過將工作區(qū)內(nèi)多個不同位置的掃描結(jié)果組合，描述工作區(qū)特性（圖 5）。這樣便產(chǎn)生了物體位置、尺寸和形狀的映射圖，作為運行時掃描的參考。激光掃描器功能結(jié)合映射信息使用時，可提供精確的位置信息。該功能如果單獨使用，會存在一定限制，包括掃描時需要停機以及無法處理環(huán)境變化等等。在倉庫環(huán)境中，人員、叉車、托盤搬運車及許多其他物體常常會改變位置，這可能影響到達目的地的速度，以及到達正確目的地的精度。