輪式機器人控制技術(shù)研究

輪式機器人控制技術(shù)研究,輪式,機器人,控制,技術(shù)研究 1輪式機器人控制技術(shù)研究輪式機器人控制技術(shù)研究答辯人：張俊答辯人：張俊指導教師：邢超老師指導教師：邢超老師西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文答辯西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文答辯西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文答辯西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文答辯2答辯提綱答辯提綱l選題背景以及研究意義選題背景以及研究意義l移動機器人系統(tǒng)概述移動機器人系統(tǒng)概述l移動機器人系統(tǒng)設計移動機器人系統(tǒng)設計l算法優(yōu)化及實驗算法優(yōu)化及實驗3選題背景選題背景 移動機器人是一個對外界環(huán)境高度開放的智能系統(tǒng)，能移動機器人是一個對外界環(huán)境高度開放的智能系統(tǒng)，能夠在執(zhí)行預先給定的任務指令的同時，根據(jù)行進中不斷感夠在執(zhí)行預先給定的任務指令的同時，根據(jù)行進中不斷感知到的周圍局部環(huán)境信息，自主地做出各種決策，引導自知到的周圍局部環(huán)境信息，自主地做出各種決策，引導自身安全地行使到指定的目標位置。這對解決工業(yè)中危險地身安全地行使到指定的目標位置。這對解決工業(yè)中危險地區(qū)的標本采集和故障處理等問題有著實際的指導意義。區(qū)的標本采集和故障處理等問題有著實際的指導意義。移動機器人控制技術(shù)是當今自動化領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展的熱點移動機器人控制技術(shù)是當今自動化領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展的熱點之一，受到了各方面的關(guān)注。社會經(jīng)濟的飛速發(fā)展和各個之一，受到了各方面的關(guān)注。社會經(jīng)濟的飛速發(fā)展和各個行業(yè)對自動化程度要求的提高，都極大地推動了機器入技行業(yè)對自動化程度要求的提高，都極大地推動了機器入技術(shù)的發(fā)展。機器人的關(guān)鍵技術(shù)是機器人的控制。術(shù)的發(fā)展。機器人的關(guān)鍵技術(shù)是機器人的控制。4移動機器人系統(tǒng)概述移動機器人系統(tǒng)概述輪式移動機器人系統(tǒng)主要包括小車機械結(jié)構(gòu)、驅(qū)動系統(tǒng)、傳感器信息采集系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、移動機器人運動學模型和路徑跟蹤等?？刂葡到y(tǒng)結(jié)構(gòu)方式：主從式控制。移動機器人行駛機構(gòu)：輪式行駛移動機器人路徑規(guī)劃：全局和局部移動機器人運動學模型：速度運動學模型5移動機器人的位姿分析通過Vl和Vr分別控制兩個驅(qū)動輪來決定機器人前進速度yy6 主要論述移動機器人的非完整約束問題、控制系統(tǒng)硬件結(jié)主要論述移動機器人的非完整約束問題、控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)、以及各硬件及相關(guān)應用電路的應用。重點介紹硬件設計，構(gòu)、以及各硬件及相關(guān)應用電路的應用。重點介紹硬件設計，包括光電編碼盤抗干擾電路、電機驅(qū)動器設計、傳感器信息采包括光電編碼盤抗干擾電路、電機驅(qū)動器設計、傳感器信息采集系統(tǒng)、電源系統(tǒng)設計及硬件的可靠性設計等。集系統(tǒng)、電源系統(tǒng)設計及硬件的可靠性設計等。移動機器人系統(tǒng)設計移動機器人系統(tǒng)設計控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)：主從式結(jié)構(gòu)單片機的最小系統(tǒng)電路：電源，復位電路，系統(tǒng)時鐘等步進電機驅(qū)動單元：兩相步進電機運動控制系統(tǒng)軟件：VisualC+7控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)控制器硬件結(jié)構(gòu)框圖主機完成復雜計算，將處理后的數(shù)據(jù)傳遞給下位機，下位機即單片機完成對 輪式機器人的控制。8步進電機控制圖步進電機控制圖步進電機驅(qū)動控制步進電機驅(qū)動控制以兩相步進電機作驅(qū)動單元，控制器發(fā)出脈沖信號為環(huán)形分配器提供脈沖序列，然后經(jīng)分配器分配再放大后加到步進電機驅(qū)動電源的各項輸入端，以驅(qū)動步進電機轉(zhuǎn)動。9步進電機控制驅(qū)動器部分原理圖步進電機控制驅(qū)動器部分原理圖硬件電路設計硬件電路設計步進電機控制驅(qū)動器由STC89LE52RC單片機、光電耦合器、集成芯片L297和L298組成。STC89LE52RC芯片是高性能低電壓8位單片機內(nèi)置8K字節(jié)可重復擦寫的Flash閃速存儲器，256字節(jié)RAM，3個16位定時器，可以完成步進電機簡單控制10Visual C+運行過程運行過程運動控制系統(tǒng)軟件設計運動控制系統(tǒng)軟件設計Visual C+的項目主要由框架窗口類(CmainFrame)應用程序類(CtextApp)文檔類(CtextDoc)及視圖類(CtextView)構(gòu)成，當運行用戶應用程序時，程序中的應用程序類首先獲得控制權(quán)然后依次執(zhí)行以下功能：(1)做部分初始化工作；(2)調(diào)用應用程序類的構(gòu)造函數(shù)，構(gòu)造應用程序的唯一應用類對象；(3)調(diào)用WinMain()函數(shù)(該函數(shù)隱藏在應用程序框架內(nèi)部)；(4)從WinMain()函數(shù)返回后刪除應用程序的唯一應用類對象；(5)終止應用程序.11速度調(diào)節(jié)速度調(diào)節(jié)算法優(yōu)化及實驗算法優(yōu)化及實驗圖為直線(恒定)加減速控制算法，這種加減速定位控制方式，就是通過加速、恒定高速、減速的過程使電機從一個位置運行到另一個位置。在這個過程中，要對步進電機的步進過程及走的總步數(shù)進行有效而相對精確地控制。12上下位機的數(shù)據(jù)傳輸單片機通過中斷方式接收并保存，接收程序在串口中斷服務子程序中保存接收的數(shù)據(jù)到預定的存儲區(qū)域。中斷接收程序：13步進電機控制步進電機控制程序：程序：單片機對電機單片機對電機的控制可以通的控制可以通過中斷方式過中斷方式上下位機的數(shù)據(jù)傳輸14MATLAB編程編程機器人運動仿真機器人運動仿真以MATLAB輔助分析二階欠阻尼電路的零輸入相應原理流程15期望路徑為直線，選定機器人的初始狀態(tài)，跟期望路徑為直線，選定機器人的初始狀態(tài)，跟蹤直線的坐標的變化曲線蹤直線的坐標的變化曲線運行結(jié)果運行結(jié)果16程序運行校正圖，表示了校正后單位階躍響程序運行校正圖，表示了校正后單位階躍響應曲線之間的關(guān)系應曲線之間的關(guān)系運行結(jié)果運行結(jié)果17總結(jié)總結(jié) 結(jié)合當今機器人研究的發(fā)展潮流，為使機器人更具實用結(jié)合當今機器人研究的發(fā)展潮流，為使機器人更具實用性，滿足未來的機器人應用領(lǐng)域擴廣的需要，在如下幾個方性，滿足未來的機器人應用領(lǐng)域擴廣的需要，在如下幾個方面的研究還有待加強：面的研究還有待加強：（1）移動機器人的生命力就在于其工程應用。后續(xù)大量的）移動機器人的生命力就在于其工程應用。后續(xù)大量的試驗及由此獲得的試驗數(shù)據(jù)和經(jīng)驗仍然是完善和提高機器人試驗及由此獲得的試驗數(shù)據(jù)和經(jīng)驗仍然是完善和提高機器人性能所不可缺少的。性能所不可缺少的。（2）比較性研究工作不足。也就是說與各種成熟的算法之）比較性研究工作不足。也就是說與各種成熟的算法之間的基本特性及性能特點的對比研究還不是十分充分，而且間的基本特性及性能特點的對比研究還不是十分充分，而且還缺乏用于性能評估的標準測試集。還缺乏用于性能評估的標準測試集。比較性研究工作不足。也就是說與各種成熟的算法之比較性研究工作不足。也就是說與各種成熟的算法之間的基本特性及性能特點的對比研究還不是十分充分，而且間的基本特性及性能特點的對比研究還不是十分充分，而且還缺乏用于性能評估的標準測試集。還缺乏用于性能評估的標準測試集。18感謝邢老師的辛勤指導!請各位老師批評指正!謝謝!