文档介绍：摘要
摘要
移动机器人是现代科学技术的热点研究领域,包含了多个研究分支。其中,
移动机器人控制技术致力于构造机器人的。控制中枢”,具有重要的研究意义和
应用价值。本文主要涉及基于数字信号处理器珼
和嵌入式实时操作系统的机器人控制器
的构建,以及基于该控制器的机器人运动平衡、负趋光和避障控制的实现,取得
了以下主要的研究结果:
第一,设计了一种基于数字信号处理器和嵌入式实时操作系统的移动机器入
控制器。论文分析了褪中藕糯砥骱颓度胧绞凳辈僮飨低
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统。该系统既可独立执行具有一定复杂度的控制任务,又适用于主从式或者分布
式控制结构,具有一定的开放性。
第二,基于本文所设计的控制系统实现了倒立摆的运动平衡控制。论文分析
了单级直线倒立摆的机电结构及其不同运动阶段的运动特性,然后,利用所设计
的控制器应用经典控制理论和现代控制理论实现了倒立摆起摆和稳摆控制.
第三,基于本文所设计的控制器实现了移动机器人避障与负趋光控制。论文
分析了‘控制论》,设计了环境信息采集电路,
以一个三轮小车为载体实现了移动机器人的负趋光和避障控制。
本课题研究得到了国家自然科学基金、北京市人才强教计划的
支持。基于本课题的研究工作所撰写的两篇学术论文‘嵌入式移动机器人控制器
设计》、‘基于牡沽诳刂葡低成杓啤芬逊直鸨恢形暮诵钠诳扑慊
程与应用》和‘控制工程》录用,并取得了软件著作权一项,所申请的一项实用
新型专利已通过初审。
关键词移动机器人;控制器;数字信号处理器;运动平衡;负趋光
北京工业大学工学硕士学位论文

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第绪论
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移动机器人学及其研究内容
移动机器入学是机器入学的一个重要分支,主要研究在复杂坏境下机器人系
统的实时控制问题。对移动机器人技术的研究始于世纪六十年代,以斯坦福
,移动机器人技术已经成
功应用于城市作战、排爆、反恐、消防、空间探测等领域。
一般地说,一个移动机器人通常由感知系统、控制决策系统、执行系统三大
部分组成。其中感知系统获取并向控制决策系统提供有效的环境信息,控制决策
系统则对这些信息进行运算,最后做出决策并向执行系统发出控制指令,执行系
统根据指令执行诸如行走、转向、抓取等动作,最终达成目标。
按照移动方式的不同,可将移动机器人分为足式移动机器人和轮式移动机器
人。足式移动机器人主要是模仿动物以及人类的行走方式,主要研究内容是机器
人本体控制硕胶问题,即机器人运动过程的平稳性。轮式移动机器人按
其结构又可分为单轮、双轮、三轮、四轮及履带式。轮式移动机器人的研究热点
是导航、路径规划以及单轮和双轮机器人的运动平衡等课题。
除按照移动方式分类外,移动机器人的分类方法还有很多,比如按移动机器
人控制器的体系结构来分、按功能和用途来分、按作业空间来分、按“智能”程
度来分。
不同种类的移动机器人由于其工作环境、任务目标等的不同会对机器人的各

平衡控制。而空间探测机器人由于要携带大量的勘探设备,所以执行结构比较繁
杂。而某些特种机器人要求系统具有视觉功能等。
移动机器人控制技术的现状与发展
移动机器人控制技术主要涉及控制器的体系结构、导航以及足式或轮式机器
。、涉及领域较多的综合性课题。,移动规。器人控制系统有如下三种结构方式:惺娇刂平峁梗靡惶üδ鼙冉锨看蟮募扑慊迪秩ú康目刂乒δ堋鞔邮娇刂平峁梗猩舷铝郊都扑慊渲猩衔换闷淝看蟮脑怂能力和庞大的系统资源完成坐标变换、轨迹插补、图形仿真等功能,并把数据传送给下位机,下位机完成一些相对简单的具体控制,并把相关数据上传给上位机。植际娇刂平峁梗饕N9ひ祷魅恕⒍嗷魅讼低乘捎谩I弦患计算机完成整个系统的管理和坐标变换以及轨迹插补运算取O挛换啥喔鑫⒖制器组成,他们并行工作。上下位机之间以及下位机之间通过总线交换信息。这是一种开放型的控制系统从软件的角度来看,移动机器人控制体系主要有三种结构,分别是基于知识的功能式结构殖莆K椒纸庑、基于行为的行为式结构殖