汽车底盘检测机器人运动控制系统设计与实现

发布时间：2017-12-25 14:33

  本文关键词：汽车底盘检测机器人运动控制系统设计与实现　出处：《深圳大学》2016年硕士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：目前国内的车辆底盘安检主要通过车底探测镜实现,利用凸镜成像技术,使用者通过手持车底探测镜对车辆底盘进行检查,使用者需近距离操作,用时较长,这种方式检查效果不佳,尤其是光线不好的时候。另一种实现方式是建立专用的车辆底盘检查站,相关的检测设备固定在地面,被检测车辆开过之后留下底盘信息,然后分析检测,这种方式所花时间短,可迅速完成检测,但这种方式成本较高,灵活性差。国外的车辆底盘检查设备功能相对完善,具备录像功能。然而不论是国内还是国外车辆底盘检查设备,使用者均需手持,近距离操作,这对使用者有一定的生命安全威胁,因此针对这一应用背景和市场,设计一种安全、高效,能取代人工操作的自动化汽车底盘检查设备是非常有必要的。汽车底盘检测机器人一方面保障了操作人员的生命安全,另一方面能有效快速的完成汽车底盘检测。汽车底盘检测机器人由机械部分和控制部分组成,控制部分是整个系统的核心,它决定了汽车底盘检测机器人所有的动作和功能。本文在国内外轮式移动机器人的应用、研究现状及技术特点的基础上进行了分析,然后结合本设计的需求完成了整体方案设计。详细推导了三轮全向移动机器人运动学模型的建立,分析了直流电机的控制方法,并详细研究了经典比例-积分-微分(Proportion-Integration-Differentiation,PID)控制策略。本设计采用意法半导体的具有浮点运算单元的Cortex-M4系列STM32F407作为主控芯片,并围绕其搭建了硬件控制平台,设计了STM32主控电路和功率驱动电路,主要包括STM32最小系统电路、外围接口电路、脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation,PWM)控制的电机驱动电路和电源电路,并对各部分电路做了详细介绍。在MDK5.17开发环境中完成了控制系统软件开发,实现了基于FreeRTOS操作系统的包括时钟初始化模块、PWM信号模块、正交编码模块、定时器TIMER7模块和串口模块在内的外设初始化程序设计,以及包括红外避障模块、PID控制算法和底盘三轮速度分解在内的功能模块软件设计,并对FreeRTOS和基于STM32F407的FreeRTOS移植作了简要介绍。最后,对系统进行了综合测试。围绕系统性能指标,主要包括电机闭环测试、定位误差测试和汽车底盘检测综合测试,结果表明:在基于FreeRTOS操作系统下电机的响应时间小于0.5 s,能够迅速到达参考速度,并且超调量只有0.9%;在0.4-0.6 m/s范围内运动时机器人出现的偏差较小,且汽车底盘检测成像清晰,验证了设计系统的可行性。
【学位授予单位】：深圳大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U472.9;TP242

【参考文献】

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本文编号：1333226