輪式機(jī)器人控制技術(shù)研究

摘要

移動(dòng)機(jī)器人在軍事和國(guó)民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。移動(dòng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)作為機(jī)器人學(xué)的一個(gè)重要分支，是一項(xiàng)具有多年歷史而且具有廣泛應(yīng)用前景的技術(shù)。在查閱大量資料的基礎(chǔ)上，分析了移動(dòng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)特點(diǎn)及發(fā)展現(xiàn)狀，研究并設(shè)計(jì)了兩輪驅(qū)動(dòng)的機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)。移動(dòng)機(jī)器人的位置和姿態(tài)識(shí)別是移動(dòng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中的一個(gè)最基本的問(wèn)題。本文根據(jù)兩輪差速驅(qū)動(dòng)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程，采用了一種簡(jiǎn)潔實(shí)用的航位推算公式。這種方法可以在性能較高的微處理器中采用，進(jìn)行實(shí)時(shí)推算，具有一定的效率優(yōu)勢(shì)。

移動(dòng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制結(jié)構(gòu)決定了它的運(yùn)動(dòng)能力。本文采用主從式控制結(jié)構(gòu)，

即由主機(jī)完成復(fù)雜運(yùn)算并將處理后的數(shù)據(jù)傳遞給從機(jī)，由從機(jī)完成小車(chē)本體的控

制，從機(jī)通過(guò)數(shù)控插補(bǔ)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)器人小車(chē)兩驅(qū)動(dòng)輪的聯(lián)動(dòng)；由運(yùn)動(dòng)函數(shù)構(gòu)成

的運(yùn)動(dòng)控制源程序在PC機(jī)編寫(xiě)，經(jīng)編譯生成相應(yīng)的目標(biāo)代碼并通過(guò)串口發(fā)送到從機(jī)，從機(jī)的功能一是接收來(lái)自主機(jī)的數(shù)據(jù)和命令，二是根據(jù)主機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)執(zhí)行

插補(bǔ)運(yùn)算并驅(qū)動(dòng)電機(jī)。從機(jī)是以STC89LE52為核心的運(yùn)動(dòng)控制器，利用STC89LE52

芯片的控制功能，實(shí)現(xiàn)了移動(dòng)機(jī)器人兩驅(qū)動(dòng)電機(jī)的控制。由從機(jī)構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)控制

器，成本低，功能強(qiáng)，使用方便，而具有十分廣闊的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：運(yùn)動(dòng)控制，航跡推算，插補(bǔ)，步進(jìn)電機(jī)，單片機(jī)

Abstract

...

Key words：motion, control course, calculation, nterpolating,stepping,motor, micro-controlle

目錄

第一章 緒論1

1.1題目的來(lái)源及研究意義1

1.2移動(dòng)機(jī)器人國(guó)內(nèi)外的研究歷史與現(xiàn)狀2

第二章 移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)概述5

2.1移動(dòng)機(jī)器人控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)5

2.2移動(dòng)機(jī)器人傳感器技術(shù)5

2.3移動(dòng)機(jī)器人感知系統(tǒng)7

2.4移動(dòng)機(jī)器人路徑規(guī)劃技術(shù)10

2.4.1移動(dòng)機(jī)器人的全局路徑規(guī)劃11

2.4.2移動(dòng)機(jī)器入的局部路徑規(guī)劃12

2.5移動(dòng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)模型13

2.6移動(dòng)機(jī)器人航跡推算15

2.7本章小結(jié)16

第三章 移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計(jì)18

3.1控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)18

3.2單片機(jī)的最小系統(tǒng)電路20

3.3步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元22

3.5本章小結(jié)28

第四章 算法優(yōu)化及實(shí)驗(yàn)29

4.1速度調(diào)節(jié)29

4.2平面運(yùn)動(dòng)速度30

4.3上下位機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸實(shí)驗(yàn)31

4.4 機(jī)器人運(yùn)動(dòng)仿真32

4.4.1 MATLAB編程32

4.4.2運(yùn)行結(jié)果33

4.5本章小結(jié)37

第五章 結(jié)束語(yǔ)38

5.1總結(jié)38

參考文獻(xiàn)39

致謝42