文档介绍：北京交通大学
硕士学位论文
自主移动机器人嵌入式运动控制系统研究
姓名:陈刚
申请学位级别:硕士
专业:交通信息工程及控制
指导教师:程荫杭
20060101
摘要然后,设计并实现了基于约/—的嵌入式运动控制系移动机器人是机器人学的一个重要分支,一个完整的移动机器人系统通常由移动机构、感知系统和控制系统三个部分组成。本论文围绕移动机器人与运动控制系统,对非结构环境下轮式移动机器人的体系结构、运动控制系统构建、运动控制和定位等问题进行了研究。首先,在分析移动机器入水平型和垂直型体系结构特点及适应范围的基础上,提出了基于并行多微处理器混合型体系结构,结合我们研制的移动机器人给出了该混合型体系结构的软件和硬件实现。统。硬件工作主要包括设计驱动放大器、电流检测电路、速度和位置检测电路等;软件工作包括移植餙到窒低掣魅挝竦挠畔燃叮以及设计控制主程序及转速转角测量、串行通信、ㄐ问涑龅取电流采样等中断服务子程序。接下来,本文提出了一种适合于底层伺服控制的自适应模糊控制器设计方案,在设计同步速度控制器的基础上建立了伺服控制系统仿真模型,并通过/仿真环境分析了该控制方法的性能。通过,ぞ呓低衬P椭苯幼;狢语言代码,经调试、优化后下载到运动控制板上实现了对移动机器人的底层伺服控制。最后,根据差动轮式移动机器入运动学,将移动机器入的运动轨迹分解为直线、旋转和圆弧等情况,并实现了以上各种情况下对移动机器人的运动控制。得到了比较理想的控制结果。另外,根据基于光电编码器的差动轮式移动机器人定位原理,推导出移动机器人直线、旋转和圆弧运动的定位公式。关键词:移动机器人,体系结构,嵌入式系统,运动控制,定位北京交通丈学硕士毕业论文
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第一章绪言移动机器人的发展历史推动下,国际上广泛开展了对智能移动机器人的研究阁。一方面,人们把目制的坍迪.¨俗阈凶呋魅耍且桓隽私飧咭贫曰魅嗽硕椭С衷冻蜩协【和参逍褪匝槠教ㄏ鳌移动机器人是机器人学中的一个重要分支,它是一个集环境感知、动态决策与规划、行为控制与执行等多种功能于一体的综合智能控制系统。移动机器人的研究始于世纪五、六十年代。在这阶段,人们首先以室内环境为背景,开始了移动机器人的探索性研究。例如:【康龋耸辈⒚挥姓攵跃咛宓娜挝窕蛴τ帽尘埃而是面向室内结构化环境的基本技术预研ɑ魅私峁股杓啤⒖刂萍际酢传感器技术、信息融合、行动规划和不确定因素处理等竦昧诵矶嘀匾5研究结论,积累了许多宝贵的经验。进入世纪八十年代后,在计算机技术、机器人技术和人工智能理论的光集中于面向实际应用背景的室内移动机器人研制;另一方面,人们把室内移动机器人的研究拓宽到室外移动机器人的研究。因为二者有许多共同的地方热纾憾忌婕笆泳醮怼⒋ǜ衅骷际醯,但由于应用背景不同而又不能相互替代。对于室内移动机器人,比如:办公机器人、图书馆机器人、医院机器人,家庭服务机器人等的研究都取得了很大的进展。图所示为公司的夷谝贫魅酥荨进入世纪年代以研制高水平的环境信息传感器和信息处理技术、高适应性的移动机器人控制技术、真实环境下的规划技术为标志,开始了移动机器人更上层次的研究。空间机器人、远程操作机器人、自主车辆这些有着不同应用背景和功能的室外移动机器人纷纷亮相。比如,年美国资助研机器人探险的行走机器人。年美国的研制了震惊世界的火星探测机器人索杰登,如图,为了在火星上进行长距离探险。同时,由美国陆军发起的,有喇等大学以及哺裙炯尤氲腁计划,推出了北京交通大学碗十研究生毕业论文
移动机器人的分类近年来,国内的许多科研单位和大专院校,如中国科学院沈阳自动化研究所、清华大学、北京航空航天大学等也进行了智能移动机器人、自主车辆等相关技术的研究并取得了丰硕的成果。。·按工作环境:室内移动机器人和室外移动机器人;夷谝贫魅图火星探测枫器人索杰登图╉鞫魅薱图寤4笱悄艹北京交通大学硕士研究生毕业论文第一章绪言图
移动机器人运动控制的研究移动机器人底层运动控制研究的主要内容室銮望查堂婴生婴塑生兰些笙壅通常是电流环和速度环采用刂啤⑽恢没凡捎肞刂啤39鍼控制具控制效果。因此,如何结合刂啤⒆允视刂啤⒛:刂啤⑸窬纭⒆·按移动方式:轮式移动机器人、步行移动机器人、动机器人、爬行机器人和水下推进式机器人等;蠕动机器人、履带式移·按控制体系结构:可分为功能式绞结构机器人、行为式怪笔结构机器人和混合式机器人;·按功