基于超聲波傳感器的輪式噴藥機(jī)器人移動控制系統(tǒng)研究.pdf

1、為了避免勞動者直接接觸農(nóng)藥、減輕農(nóng)藥中毒風(fēng)險、節(jié)約農(nóng)業(yè)勞動力以及降低勞動強(qiáng)度，本文設(shè)計了一種基于超聲波傳感器的輪式噴藥機(jī)器人。本課題就輪式噴藥機(jī)器人的機(jī)械電氣結(jié)構(gòu)、運動控制以及避障控制等方面展開了一系列的研究工作。 根據(jù)果園里移動機(jī)器人的要求本文設(shè)計了前輪導(dǎo)向、后輪驅(qū)動的三輪式噴藥機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)；導(dǎo)向和驅(qū)動采用獨立電機(jī)，其中導(dǎo)向使用步進(jìn)電機(jī)控制，行進(jìn)使用無刷直流電機(jī)控制。 根據(jù)無刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)速控制實驗得到轉(zhuǎn)速和控制電壓

2、的函數(shù)關(guān)系，通過分析得出無刷直流電機(jī)在啟動和調(diào)速過程中存在一定的震蕩，為了消除這一現(xiàn)象并增強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾能力，采用魯棒控制器對無刷直流電機(jī)進(jìn)行穩(wěn)速控制。通過MATLAB軟件進(jìn)行抗干擾性能的仿真，驗證了魯棒控制可以增強(qiáng)無刷直流電機(jī)穩(wěn)速控制的魯棒性。 對步進(jìn)電機(jī)的控制，本文采用了增量式PID算法，增加了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。通過MATLAB軟件仿真，這種方法比普通的PID控制方法精度高、超調(diào)量小，一定程度上避免了擾動對系統(tǒng)的沖擊。

3、根據(jù)果園環(huán)境以及機(jī)器人的特點采用了一種簡單、有效的算法將超聲波傳感器獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，ARM7 LPC2148根據(jù)融合結(jié)果判斷機(jī)器人所處的環(huán)境，做出相應(yīng)的決策，實現(xiàn)障礙物的探測，從而使機(jī)器人實現(xiàn)避障行進(jìn)。 根據(jù)超聲波測距數(shù)據(jù)以及果園植株特點，提出了一種“S型曲線”算法，有效地控制了輪式機(jī)器人的轉(zhuǎn)彎行進(jìn)，使得機(jī)器人在避障時能夠平穩(wěn)運行。 結(jié)合無刷直流電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)以及超聲波避障的控制算法，對系統(tǒng)進(jìn)行了硬件和軟件的研究，通