多功能移動機器人運動機構(gòu)及控制系統(tǒng)的研究與實現(xiàn).pdf

1、移動機器人是機器人領(lǐng)域中的一個重要分支，它是一個集環(huán)境感知、動態(tài)決策與規(guī)劃、行為控制與執(zhí)行等多種功能于一體的綜合系統(tǒng)。本文以自行設(shè)計加工的移動機器人本體為對象，完成了移動機器人運動控制系統(tǒng)、感測導(dǎo)航系統(tǒng)、移動機械臂精密定位控制系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計，并對移動機器人導(dǎo)航策略、行波超聲波電機精密定位控制等問題進行了研究。此外，本文還提出了一種新型高精度角位移傳感器。本文的主要工作和研究內(nèi)容如下： (1) 概述了國內(nèi)外移動機器人領(lǐng)域的研究成

2、果，并對移動機器人領(lǐng)域研究的熱點問題進行了分析，提出了本論文的研究內(nèi)容和創(chuàng)新點。 (2) 針對輪式移動機器人的移動機構(gòu)展開研究，運用AUTOCAD設(shè)計了移動機器人的機械本體機構(gòu)，并對機器人運動學、動力學進行了分析。在對電機、傳感器、控制器選型工作的基礎(chǔ)上，完成了控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計。 (3)設(shè)計了兩輪差速驅(qū)動機器人運動控制系統(tǒng)。設(shè)計了一種新穎的基于單片機和CPLD的直流電機PWM驅(qū)動器。此外文中對雙輪驅(qū)動機器人的速度位置

3、控制進行了實驗研究。 (4)完成了機器人感測系統(tǒng)軟硬件設(shè)計并進行了實驗研究，對實驗中出現(xiàn)的問題進行了分析處理。 (5)針對移動機器人沿墻導(dǎo)航中的不同問題設(shè)計了相應(yīng)的控制策略并進行了實驗研究。對機器人尋跡、跟蹤策略進行研究。 (6)通過實驗研究探討了微步控制下負載、溫度對行波超聲波電機的運行特性、啟動特性、調(diào)速特性和步進特性的影響，揭示了其中規(guī)律。此外本章設(shè)計了基于FPGA的反應(yīng)式步進電機雙正弦恒頻斬波新型細分控制

4、系統(tǒng)。實現(xiàn)了機械臂的精密定位控制。 (7)提出一種有較強實用價值的新型高精度角位移傳感器。分析了傳感器的工作原理，設(shè)計加工了傳感器的本體結(jié)構(gòu)，并設(shè)計了傳感器接口電路軟硬件。 本文設(shè)計的移動機器人可在線編程序、離線運行，保證了用戶的參與，又實現(xiàn)了執(zhí)行當中的自主性。該移動機器人具備了一些智能化的控制功能，并為將來移動機器人更高層次的理論與方法研究提供了一個可靠的實驗平臺及基礎(chǔ)。本文提出的高精度角位移傳感器、行波超聲波電機微步