全向移动机器人控制系统的研究

发布时间：2017-12-12 10:40

  本文关键词：全向移动机器人控制系统的研究

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【摘要】：本文从研究全向移动机器人的控制系统为出发点,以停车机器人系统为背景,针对全向移动机器人设计了一套通用的硬件控制平台,通过分析得到全向移动机器人的运动控制算法与轨迹控制算法,最后通过软件进行实现,并在设计的硬件平台下进行测试。本文首先针对停车机器人单机的功能需求进行分析,对不同的结构设计方案进行对比,最后得到停车机器人单机的整体设计方案。由于停车机器人采用的是全向轮作为移动底盘,因此十分适合作为全向移动机器人控制系统的研究设计载体。接着对麦克纳姆轮进行了运动学与动力学的分析。为了得到全向移动底盘的运动控制算法,对以四个麦克纳姆轮组成的全向移动底盘的运动模型进行了分析。通过分析对比不同定位导航方式,最终确定以激光雷达加惯性导航组合导航作为停车机器人定位导航传感器,实现停车机器人的自主定位导航。在这套定位传感器的前提下,根据功能的设定与需求分析制订了全向移动机器人的导航策略,实现了行进轨迹控制算法。针对停车机器人的功能需求,我们对控制系统的硬件平台需要具备的功能要求进行了分析,为全向移动机器人设计了一套通用性的硬件平台。硬件平台主要包括了主控制器和I/O模块。主控制器作为全向移动机器人的大脑,主要实现运动控制算法的,与其他系统的通讯以及决策。I/O模块作为辅助模块,主要用于传感器输入,停车机器人外部信息输入等功能。首先从原理图进行设计分析,然后进行部分仿真验证,最后设计PCB并制作出相应的硬件平台。然后通过这套硬件平台,对全向移动机器人的运动控制与轨迹控制算法进行验证。最后对整套控制系统的软件设计进行阐述,分别分析了主控制器与I/O模块的整体流程框图。并深入的分析了主控制器中的轨迹控制应用到PID算法。最后,将我们设计的这套控制系统硬件平台使用在停车机器人单机上,对硬件系统和我们的软件算法进行了验证测试。经过测试,整套的硬件平台运行十分稳定,控制算法也到达了预期设计的要求。很好的解决了全向移动机器人的控制问题。
【学位授予单位】：深圳大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TP242

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