Zusammenfassung:In diesem Beitrag wird ein flachheitsbasierter Trajektorienentwurf entlang von Wegpunkten für eine neue Variante eines mobilen Roboters (Ballbot) vorgestellt. Dazu wird der flache Ausgang des linearisierten Ballbot-Systems hergeleitet und interpretiert. Auf Basis eines abschnittsweisen polynomialen Trajektorienverlaufs wird ein Optimierungsproblem zur Minimierung der Transitionszeit derart formuliert, dass an den Wegpunkten stets ein stationärer Fahrzustand (Fahrt mit konstanter Geschwindigkeit bzw. ohne Beschleunigung) vorliegt. Dabei werden Zustands-und Eingangsbeschränkungen berück-sichtigt. Durch eine günstige Initialisierung der Optimierungsparameter wird eine perfomante Initialtrajektorie erhalten und so eine Onlineplanung ermöglicht. Ein beispielhafter Trajektorienentwurf zeigt die Effektivität des Ansatzes.Abstract: In this article we formulate a flatness-based trajectory generation procedure along waypoints for a new mobile robot (Ballbot). Therefore, we derive and interpret the flat output of the linearized Ballbot system. Based on a piecewise polynomial trajectory design we formulate an optimization problem for minimizing the transition time such that a stationary movement (movement without acceleration) is obtained at the waypoints. State and input constraints are considered. A proper initialization of the optimization parameters leads to a performant initial trajectory and enables a real-time application. An exemplary trajectory design shows the effectivity of the approach.
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