基于测程法与Euler算法的三轮全向移动机器人位姿矫正系统设计

发布时间：2017-05-05 18:14

  本文关键词：基于测程法与Euler算法的三轮全向移动机器人位姿矫正系统设计，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：移动机器人在坐标系中位姿矫正是目前移动机器人研究的热点,是实现机器人在坐标系中精确定位和控制的关键技术,这其中包括了机器人位置和角度的矫正。鉴于目前国内移动机器人普遍存在定位精度差和控制技术不先进,满足不了自动化工厂实现无人管理的要求。针对此问题,本文提出了一种新的,基于测程法与Euler算法的三轮全向移动机器人位姿矫正控制系统的设计方案。通过Euler算法对机器人运动轨迹进行矫正分析和控制平台设计验证,验证了此三轮全向移动机器人能够达到位姿矫正的效果。本文就移动机器人位姿矫正做了以下主要工作:1)介绍了目前移动机器人的研究背景和研究现状,对国内外移动机器人位姿矫正的研究方法和现状做出了总结归纳。2)本文机器人采用了三轮全向轮的控制机构,并对它的机构进行了运动学和动力学分析。机器人位姿估算采用了目前比较主流的测程法,来测量它的运动坐标。但是因为测程法在实际当中很容易产生累积误差,所以需要加入其他算法减少累积误差。通过采用直线插补算法和Euler算法对机器人的仿真分析,综合对比,提出了一种测程法与Euler算法结合的机器人位姿矫正系统设计方案。为了使机器人速度控制稳定。3)对机器人矫正控制平台进行了设计,包括机器人控制系统的软件与硬件设计。其中,硬件设计包括对机器人控制板电路设计,供电电源设计,以及电机选型与编码器型号确定等等。软件主要包括上下位机之间串口通信软件,以及界面设计等。
【关键词】：三轮移动机器人 运动学 动力学 测程法 Euler算法 软件与硬件设计
【学位授予单位】：江西理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP242
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-21
• 1.1 研究背景与意义9-10
• 1.2 国内外移动机器人研究现状10-13
• 1.2.1 国外研究现状10-12
• 1.2.2 国内研究现状12-13
• 1.3 移动机器人位姿矫正技术研究现状13-14
• 1.4 移动机器人位姿矫正技术研究14-20
• 1.4.1 GPS位姿矫正技术15-16
• 1.4.2 射频识别位姿矫正技术16-17
• 1.4.3 激光位姿矫正技术17
• 1.4.4 超声波位姿矫正技术17-18
• 1.4.5 惯性位姿矫正技术18-19
• 1.4.6 CCD摄像位姿矫正技术19-20
• 1.5 本文研究内容20-21
• 第二章 三轮全向移动机器人构成与运动模型21-28
• 2.1 三轮全向移动机器人轮型机构21-22
• 2.2 三轮全向移动机器人车体结构22-23
• 2.3 三轮全向移动机器人运动模型23-27
• 2.3.1 三轮全向移动机器人底盘运动学分析23-24
• 2.3.2 三轮全向移动机器人底盘动力学分析24-27
• 2.4 本章小结27-28
• 第三章 基于测程法与Euler算法的机器人位姿矫正方案设计28-40
• 3.1 移动机器人位姿概述28-29
• 3.1.1 三轮全向机器人位姿矫正控制28-29
• 3.2 基于测程法的三轮全向移动机器人位姿计算29-33
• 3.2.1 测程法应用分析29-31
• 3.2.2 测程法误差分析31-33
• 3.3 基于插补算法的机器人控制分析33-35
• 3.4 基于Euler算法的机器人控制分析35-37
• 3.5 算法综合对比分析37-38
• 3.6 基于测程法与Euler算法的机器人位姿矫正设计38-39
• 3.7 本章小结39-40
• 第四章 三轮全向移动机器人位姿矫正平台设计40-62
• 4.1 三轮全向移动机器人位姿矫正平台整体设计40
• 4.2 三轮全向移动机器人控制结构设计40-44
• 4.2.1 三轮全向移动机器人控制芯片介绍42-44
• 4.2.3 三轮全向移动机器人控制芯片开发环境介绍44
• 4.3 三轮移全向动机器人电源电路设计44-46
• 4.4 D/A转换单元电路46-47
• 4.5 JTAG仿真接口和485连接电路47-48
• 4.6 避障单元48-49
• 4.7 电机驱动单元49-51
• 4.7.1 电机模块49-50
• 4.7.2 电机驱动模块50-51
• 4.8 编码器选型51-53
• 4.9 三轮移动机器人控制板PCB图和实物图53-54
• 4.10 三轮移动机器人位姿矫正控制系统通信软件设计54-59
• 4.10.1 下位机串口通信软件设计54-55
• 4.10.2 上位机界面和串口通信设计55-59
• 4.11 实验结果与分析59-61
• 4.12 本章小结61-62
• 第五章 总结与展望62-63
• 参考文献63-66
• 致谢66-67
• 攻读学位期间的研究成果67-68

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