轮式移动机器人控制系统设计（可复制）.pdf

签名::尘蓟盟摘要论文题目:轮式移动机器人控制系统设计学科名称:机械电子工程硕士生:李引魁指导教师:黄玉美教授本文以研究所自主开发的轮式移动机器人为研究对象,从工程应用的实际需要出发,利用计算机控制技术、传感器检测技术和信号处理技术,对轮式移动机器人在实际工程中的应用、运动学建模、计算机控制系统的组成和开发、信号的检测与处理等内容进行了较为深入的分析和研究。主要包括以下内容:研究了轮式移动机器人传感器、计算机控制系统的组成,开发了/度牍た展,运动控制卡负运动控制部分。两控制部分并行运行,从而提高了系统快速性。分别采用防脉冲均值滤波、中值滤波、自适应滤波算法对陀螺仪进行数字信号处理,综合比较,得出自适应滤波算法对陀螺仪信号滤波效果最好,有效抑制了检测信号中存在的白噪声,提高了传感器的精度。中值滤波、自适应滤波算法对电子罗盘进行数字信号滤波处理,实验验证中值滤波对电子罗盘信号滤波效果最好,响应速度快、抗干扰能力强等。对轮式移动机器人控制系统进行新的软件设计开发。采用嵌入式操作系统邙/—来进行多任务调度,使得机器人可以在单系统和组合系统之间相互切换,并具有故障报警和排除功能,从而提高了机器人程序的可扩展性,增强了控制系统的鲁棒性和冗余度。关键词:轮式移动机器人,电子罗盘,嵌入式工控机,自适应滤波,论文的研究得到了陕西省教育厅重点研究项目《自主自动导航车开发》的资助。针对两轮差速转向轮式移动机器人进行运动学建模,为后续的运动控制建立基础。机与./硕刂瓶ㄏ嘟岷系淖楹舷低常骨度胧焦た鼗涸鹜馕骷睦对电子罗盘进行参数如何设置进行了分析。对电子罗盘进行了标定实验,通过标定提高了电子罗盘的精度,并且使电子罗盘具有很好的重复性。分别采用防脉冲均值滤波、嵌入式实时操作系统/—
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,在车体上还具有编程和停车选择装置、安全保护装置以及各种物料移载功能的搬运车辆。按日本的定义:且缘绯为动力源的一种自动操纵行驶的工业车辆。鑫;魅说囊桓隽煊颍凶牌渥陨淼奶氐悖奕思菔弧F渖献氨赣凶远枷蛳低常梢员U舷低吃诓恍枰H斯ひ降那榭下就能够沿预定的路线自动行驶,将货物或物料自动从起始点运送到目的地。嵝院谩P惺宦肪犊梢愿莶执⒒跷灰G蟆⑸ひ樟鞒痰雀谋涠榛罡谋洌并且运行路径改变的费用与传统的输送带和刚性的传送线相比非常低廉。加上适当的车轮远潭雀摺R话闩浔赣凶靶痘梗梢杂肫渌锪魃璞缸远涌冢迪只褰嗌拊肷⑽尬廴尽R揽孔源男畹绯靥峁┒Γ诵泄讨形拊肷为了使移动机器人能正常工作,必须对其位置、姿态、速度和系统状态等进行监控,同时还要感知其所处工作环境的静态和动态信息,使得移动机器人相应的工作顺序和操作内容能自适应工作环境的变化。有效地获取内部和外部信息,对移动机器人的正常工作、提高工作效率、节省能源和防止意外事故都是非常重要的。而这些信息都要用传感器超声波传感器、激光雷达传感器等椿袢 4ǜ衅鞯难≡裰饕J强悸腔魅怂褂玫幕境以及环境信息获取的类型缍畔ⅰ⑷畔ⅰ⒕嗬胄畔⒒蛲枷裥畔⒌。在移动机器人的相关技术研究中,导航技术可以说是其核心技术,也是其实现真正的智慧化和完全自主移动的关键技术。导航研究的目标就是在没有人干预下使机器人有目的地移动并完成特定任务。移动机器人的导航方式有很多,不同方式适用于各种不同的环境,包括室内和室外环境、结构化环境与非结构化环境。绱鸥杏σ际物流系统的轮式移动机器人,又称为自动导航车配置方式可使其稳定而灵活地在各种环境下运动。物和物料装卸与搬运全过程自动化。无污染,可以应用在许多要求工作环境清洁的场所。电磁感应引导式话闶窃诘孛嫔涎卦は壬瓒ǖ男惺宦肪堵裆璧缦撸备咂档缌流经导线时导线周围产生电磁场,献笥叶猿瓢沧坝辛礁龅绱鸥杏ζ鳎撬邮
.肪承畔⒔的电磁信号的强度差异可以反映ɡ肼肪兜某潭取的自动控制系统根据这种偏差来控制车辆的转向,连续的动态死循环控制能够保证陨瓒肪兜奈榷ㄗ远踪。这种电磁感应引导式导航方法目前在绝大多数商业化的鲜褂茫绕涫鞘视糜咝砸际惯性导航是一种最基本的导航方式。它利用芭涞墓獾绫嗦肫骱屯勇菀牵扑暮匠毯头较颍佣浦狝当前的位姿和下一步目的地。显而易见,随着航程的增长,定位的精度就会下降,而定位误差将会无限制地增加。为减少这种误差以及降低光电编码器等数据的噪声,采用滤波器进行信号处理。佬堑己绞蚨ㄎ幌低呈且跃嗬胱魑;镜墓郾量,通过对四颗佬峭苯形本离测量计算出用户邮栈的位置。ü沧拔佬切藕沤邮兆爸茫梢允迪肿陨矶位,无论其在室内还是在室外。泳醯家视觉引导式钦诳焖俜⒄购统墒斓腁,该种献坝蠧摄像机和传感器。通常利用摄像机拍摄周围环境的局部图像,然后通过图像处理技术,