安防机器人的结构设计与运动控制
发布时间：2021-04-25 07:01
近年来,随着科学技术的发展,人们对社区安全防范的意识逐渐提高,传统的保安人员和固定监控的安防技术已经不能满足社区安防监控的要求。人们需要找到一种能实现24小时全方位移动监控和异常报警功能的安防产品,安防机器人正是能满足这样需求的智能化产品,它能够代替保安人员和传统的监控摄像头对小区进行智能巡逻和移动监控。既节省了人力资源,又极大的增加了社区监控的力度,还具有对异常情况报警功能,极大的增加了社区环境的安全。安防机器人是针对智慧社区开发的一款智能物业管理机器人,充当一名专业的、不知疲倦的物业管理员。它利用互联网技术将家庭中的智能家居系统、社区的互联系统和管理融合为一体,使市区物业、用户和各种智能系统之间实现信息交流,旨在更加简便高效地完成社区管理工作,给用户带来更舒服的“智能化”生活享受。本文在分析了国内外安防机器人现状的基础上,完成了安防机器人的机械结构和嵌入式软硬件系统设计,实现机器人运控控制功能。本文研究内容安排如下:1、完成安防机器人的机械结构设计、结构仿真、电机选型等工作,并实现安防机器人的加工和组装。2、以STM32F429VET6作为主控芯片,对安防机器人的硬件系统进行需求分...
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 课题研究背景和意义
1.2 安防机器人研究现状
1.3 本文的贡献及创新点
1.4 本文的关键技术及研究内容
1.4.1 关键技术简介
1.4.2 本文的研究内容及结构安排
第二章 机器人结构设计
2.1 移动机器人底盘类型
2.2 安防机器人结构设计方案
2.3 底盘结构设计
2.3.1 底盘驱动设计
2.3.2 差速转向运动
2.3.3 机器人运动学分析
2.3.4 机器人的动力学分析
2.3.5 电机选型
2.3.6 传动部件设计
2.3.7 支撑和防护结构设计
2.4 安防机器人总体结构
2.4.1 立杆式机器人转动结构设计
2.4.2 保安模型机器人结构设计
2.5 安防机器人结构仿真
2.6 加工与装配
2.7 本章小结
第三章 运动控制系统的硬件设计与实现
3.1 硬件需求分析
3.2 电源模块
3.2.1 芯片选型
3.2.2 电源模块的设计与实现
3.3 主控模块
3.3.1 芯片选型
3.3.2 主控模块的设计与实现
3.4 电机驱动模块
3.4.1 H桥驱动原理
3.4.2 电机PWM调速原理
3.4.3 芯片及器件选型
3.4.4 电机驱动模块的设计与实现
3.5 手动控制模块
3.6 通讯模块
3.7 总电路设计与实现
3.8 本章小结
第四章 运动控制系统的软件设计与实现
4.1 软件需求分析
4.2 UCOS-II嵌入式系统开发
4.3 信息采集
4.3.1 状态信息采集需求分析
4.3.2 手动模式的速度信息采集
4.3.3 里程与速度信息采集
4.4 运动控制
4.4.1 PID控制算法
4.4.2 电机控制的软件设计
4.4.3 手动驾驶运动控制的设计与实现
4.4.4 智能巡航运动控制的设计与实现
4.5 通信任务
4.5.1 DMA简介
4.5.2 串口数据收发过程
4.5.3 通信协议
4.5.4 通信任务的设计与实现
4.6 系统软件设计与实现
4.7 本章小结
第五章 运动控制实验与分析
5.1 实验条件
5.2 里程精度测试实验
5.3 速度响应控制实验
5.4 转向运动控制实验
5.5 控制系统安全性能实验
5.6 导航实验
5.7 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 全文总结
6.2 前景展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间取得的成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于STM32的低碳避障实验小车电控设计[J]. 董靖川,张朝,温洋,窦一喜,赵鹏飞,王星. 实验技术与管理. 2017(12)
[2]智能安防机器人的研究与设计[J]. 李泽波,陈德燚,黄德才,严晓强. 科技广场. 2015(09)
[3]一种基于状态机的串口通信协议的设计与实现[J]. 李莹,贾彬. 电子设计工程. 2012(07)
[4]μC/OS-Ⅱ在stm32上的移植[J]. 肖磊,张娜. 可编程控制器与工厂自动化. 2011(06)
[5]串口通信协议的制定方法[J]. 谢春生,宋坦路,石成. 黑龙江科技信息. 2009(33)
[6]基于LabVIEW的Modbus串口通讯协议的实现[J]. 袁雪,陈斌,鲁中巍,管国强. 现代仪器. 2008(02)
[7]智能移动机器人技术现状及展望[J]. 徐国保,尹怡欣,周美娟. 机器人技术与应用. 2007(02)
[8]PID控制器设计与参数整定方法综述[J]. 杨智,朱海锋,黄以华. 化工自动化及仪表. 2005(05)
[9]服务机器人[J]. 姜山. 机器人技术与应用. 2004(02)
[10]全方位移动机器人结构和运动分析[J]. 赵冬斌,易建强,邓旭玥. 机器人. 2003(05)
博士论文
[1]两轮自平衡移动机器人建模与控制研究[D]. 茅力非.华中科技大学 2013
[2]特种地面移动机器人机械系统设计与分析[D]. 欧屹.南京理工大学 2013
[3]两轮自平衡机器人的研究[D]. 王晓宇.哈尔滨工业大学 2007
硕士论文
[1]轮式移动机器人运动控制系统的设计[D]. 李格伦.东北农业大学 2017
[2]轮式探路机器人驱动控制系统研究[D]. 杨博.沈阳工业大学 2017
[3]两轮安防机器人控制系统设计与实现[D]. 方正.电子科技大学 2016
[4]智能自适应PID/PD控制器设计及仿真研究[D]. 晏亭太.哈尔滨工业大学 2014
[5]基于STM32的双轮机器人控制系统研究与设计[D]. 张志强.武汉理工大学 2011
[6]两轮自平衡小车系统[D]. 李凡红.北京交通大学 2010
[7]基于嵌入式系统的智能巡检机器人研制[D]. 矫德余.中国石油大学 2010
[8]两轮自平衡机器人的控制技术研究[D]. 王瑜.哈尔滨工程大学 2009
[9]自主式双轮动态平衡移动机器人的控制系统研究[D]. 孔祥宣.上海交通大学 2007
[10]μC/OS在嵌入式系统中的应用[D]. 易旭东.四川大学 2003
本文编号：3158934
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 课题研究背景和意义
1.2 安防机器人研究现状
1.3 本文的贡献及创新点
1.4 本文的关键技术及研究内容
1.4.1 关键技术简介
1.4.2 本文的研究内容及结构安排
第二章 机器人结构设计
2.1 移动机器人底盘类型
2.2 安防机器人结构设计方案
2.3 底盘结构设计
2.3.1 底盘驱动设计
2.3.2 差速转向运动
2.3.3 机器人运动学分析
2.3.4 机器人的动力学分析
2.3.5 电机选型
2.3.6 传动部件设计
2.3.7 支撑和防护结构设计
2.4 安防机器人总体结构
2.4.1 立杆式机器人转动结构设计
2.4.2 保安模型机器人结构设计
2.5 安防机器人结构仿真
2.6 加工与装配
2.7 本章小结
第三章 运动控制系统的硬件设计与实现
3.1 硬件需求分析
3.2 电源模块
3.2.1 芯片选型
3.2.2 电源模块的设计与实现
3.3 主控模块
3.3.1 芯片选型
3.3.2 主控模块的设计与实现
3.4 电机驱动模块
3.4.1 H桥驱动原理
3.4.2 电机PWM调速原理
3.4.3 芯片及器件选型
3.4.4 电机驱动模块的设计与实现
3.5 手动控制模块
3.6 通讯模块
3.7 总电路设计与实现
3.8 本章小结
第四章 运动控制系统的软件设计与实现
4.1 软件需求分析
4.2 UCOS-II嵌入式系统开发
4.3 信息采集
4.3.1 状态信息采集需求分析
4.3.2 手动模式的速度信息采集
4.3.3 里程与速度信息采集
4.4 运动控制
4.4.1 PID控制算法
4.4.2 电机控制的软件设计
4.4.3 手动驾驶运动控制的设计与实现
4.4.4 智能巡航运动控制的设计与实现
4.5 通信任务
4.5.1 DMA简介
4.5.2 串口数据收发过程
4.5.3 通信协议
4.5.4 通信任务的设计与实现
4.6 系统软件设计与实现
4.7 本章小结
第五章 运动控制实验与分析
5.1 实验条件
5.2 里程精度测试实验
5.3 速度响应控制实验
5.4 转向运动控制实验
5.5 控制系统安全性能实验
5.6 导航实验
5.7 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 全文总结
6.2 前景展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间取得的成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于STM32的低碳避障实验小车电控设计[J]. 董靖川,张朝,温洋,窦一喜,赵鹏飞,王星. 实验技术与管理. 2017(12)
[2]智能安防机器人的研究与设计[J]. 李泽波,陈德燚,黄德才,严晓强. 科技广场. 2015(09)
[3]一种基于状态机的串口通信协议的设计与实现[J]. 李莹,贾彬. 电子设计工程. 2012(07)
[4]μC/OS-Ⅱ在stm32上的移植[J]. 肖磊,张娜. 可编程控制器与工厂自动化. 2011(06)
[5]串口通信协议的制定方法[J]. 谢春生,宋坦路,石成. 黑龙江科技信息. 2009(33)
[6]基于LabVIEW的Modbus串口通讯协议的实现[J]. 袁雪,陈斌,鲁中巍,管国强. 现代仪器. 2008(02)
[7]智能移动机器人技术现状及展望[J]. 徐国保,尹怡欣,周美娟. 机器人技术与应用. 2007(02)
[8]PID控制器设计与参数整定方法综述[J]. 杨智,朱海锋,黄以华. 化工自动化及仪表. 2005(05)
[9]服务机器人[J]. 姜山. 机器人技术与应用. 2004(02)
[10]全方位移动机器人结构和运动分析[J]. 赵冬斌,易建强,邓旭玥. 机器人. 2003(05)
博士论文
[1]两轮自平衡移动机器人建模与控制研究[D]. 茅力非.华中科技大学 2013
[2]特种地面移动机器人机械系统设计与分析[D]. 欧屹.南京理工大学 2013
[3]两轮自平衡机器人的研究[D]. 王晓宇.哈尔滨工业大学 2007
硕士论文
[1]轮式移动机器人运动控制系统的设计[D]. 李格伦.东北农业大学 2017
[2]轮式探路机器人驱动控制系统研究[D]. 杨博.沈阳工业大学 2017
[3]两轮安防机器人控制系统设计与实现[D]. 方正.电子科技大学 2016
[4]智能自适应PID/PD控制器设计及仿真研究[D]. 晏亭太.哈尔滨工业大学 2014
[5]基于STM32的双轮机器人控制系统研究与设计[D]. 张志强.武汉理工大学 2011
[6]两轮自平衡小车系统[D]. 李凡红.北京交通大学 2010
[7]基于嵌入式系统的智能巡检机器人研制[D]. 矫德余.中国石油大学 2010
[8]两轮自平衡机器人的控制技术研究[D]. 王瑜.哈尔滨工程大学 2009
[9]自主式双轮动态平衡移动机器人的控制系统研究[D]. 孔祥宣.上海交通大学 2007
[10]μC/OS在嵌入式系统中的应用[D]. 易旭东.四川大学 2003
本文编号：3158934
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/zidonghuakongzhilunwen/3158934.html
