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jl103
轮式
机器人
控制
节制
技术研究
- 资源描述：
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【JL103】轮式机器人控制技术研究,jl103,轮式,机器人,控制,节制,技术研究
- 内容简介：
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1 轮式机器人控制技术研究 答辩人：张俊 指导教师：邢超老师 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文答辩 2 答辩提纲 选题背景以及研究意义 移动机器人系统概述 移动机器人系统设计 算法优化及实验 3 选题背景 移动机器人是一个对外界环境高度开放的智能系统，能够在执行预先给定的任务指令的同时，根据行进中不断感知到的周围局部环境信息，自主地做出各种决策，引导自身安全地行使到指定的目标位置。这对解决工业中危险地区的标本采集和故障处理等问题有着实际的指导意义。 移动机器人控制技术是当今自动化领域技术发展的热点之一，受到了各方面的关注。社会经济的飞速发展和各个行业对自动化程度要求的提高，都极大地推动了机器入技术的发展。机器人的关键技术是机器人的控制。 4 移动机器人系统概述 轮式移动机器人系统主要包括小车机械结构、驱动系统、传感器信息采集系统、控制系统、移动机器人运动学模型和路径跟踪等。 控制系统结构方式：主从式控制。 移动机器人行驶机构：轮式行驶 移动机器人路径规划：全局和局部 移动机器人运动学模型：速度运动学模型 5 移动机器人的位姿分析 通过 y y 6 主要论述移动机器人的非完整约束问题、控制系统硬件结构、以及各硬件及相关应用电路的应用。重点介绍硬件设计，包括光电编码盘抗干扰电路、电机驱动器设计、传感器信息采集系统、电源系统设计及硬件的可靠性设计等。 移动机器人系统设计 控制系统硬件结构：主从式结构 单片机的最小系统电路：电源，复位电路，系统时钟等 步进电机驱动单元：两相步进电机 运动控制系统软件： 7 控制系统硬件结构 控制器硬件结构框图 主机完成复杂计算，将处理后的数据传递给下位机，下位机即单片机完成对 轮式机器人的控制。 主 机接 口电 路运动控制器接 口 电 路接 口 电 路功 率 驱 动 电 路功 率 驱 动 电 路左 侧 驱 动 电 机右 侧 驱 动 电 路8 步进电机控制图 步进电机驱动控制 以两相步进电机作驱动单元，控制器发出脉冲信号为环形分配器提供脉冲序列，然后经分配器分配再放大后加到步进电机驱动电源的各项输入端，以驱动步进电机转动。 运 动控 制器脉 冲 分 配 器电 流 控 制功 率 驱 动 级保 护 电 路步 进 电 机 负 载D I 进电机控制驱动器部分原理图 硬件电路设计 步进电机控制驱动器由 电耦合器、集成芯片 高性能低电压 8位单片机内置 8256字节3个 16位定时器， 可以 完成步进电机简单控制 10 +运行过程 运动控制系统软件设计 +的项目主要由框架窗口类 (用程序类(档类 (视图类 (成，当运行用户应用程序时，程序中的应用程序类首先获得控制权然后依次执行以下功能： (1)做部分初始化工作； (2)调用应用程序类的构造函数，构造应用程序的唯一应用类对象； (3)调用 函数 (该函数隐藏在应用程序框架内部 )； (4)从 函数返回后删除应用程序的唯一应用类对象； (5)终止应用程序 . 11 速度调节 算法优化及实验 0 加速 恒定 高 速 减速 t T 图为 直线 (恒定 )加减速控制算法，这种加减速定位控制方式，就是通过加速、恒定高速、减速的过程使电机从一个位置运行到另一个位置。在这个过程中，要对步进电机的步进过程及走的总步数进行有效而相对精确地控制。 12 上下位机的数据传输 单片机通过中断方式接收并 保 存，接收程序在串口中断服务子程序中保存接收的数据到预定的存储区域 。 中断接收程序 ： 中 断 服 务 程 序是 电 机 序 号 吗是 转 向 吗保 存 数 据保 存 数 据返 回 等 待 接 收转 向返 回 等 待 接 受步 数保 存 数 据转 控 制 程 序进电机控制程序： 单片机对电机的控制可以通过中断方式 上下位机的数据传输 14 机器人运动仿真 以 15 期望路径为直线，选定机器人的初始状态，跟踪直线的坐标的变化曲线 运行结果 16 程序运行校正图，表示了校正后单位阶跃响应曲线之间的关系 运行结果 17 总结 结合当今机器人研究的发展潮流，为使机器人更具实用性，满足未来的机器人应用领域扩广的需要，在如下几个方面的研究还有待加强： （ 1）移动机器人的生命力就在于其工程应用。后续大量的试验及由此获得的试验数据和经验仍然是完善和提高机器人性能所不可缺少的。 （ 2）比较性研究工作不足。也就是说与各种成熟的算法之间的基本特性及性能特点的对比研究还不是十分充分，而且还缺乏用于性能评估的标准测试集。 比较
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