自主移动捡球机器人运动控制系统设计

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由于移动机器人的重要军事和民用价值,对其研究一直是国际机器人研究领域的一个热点。移动机器人是一种集环境感知、动态决策与规划、行为控制与执行等多项功能于一体的高智能化机器系统,作为其运动控制部件的运动控制系统是其最基本,也是非常重要的一环。随着新的控制算法的应用和电子技术的发展,移动机器人正朝着高速、高精度、开放化、智能化、网络化发展,对运动控制系统也提出了更高的要求。移动机器人要实现高速、高精度的位置控制和轨迹跟踪,必须依赖先进的控制策略和优良的运动控制系统。 我们选定以DSP(数字信号处理器)作为核心芯片进行了自主移动捡球机器人运动控制系统的硬件设计,运动控制算法采用的是自适应复合模糊控制,在实时嵌入式操作系统uC/OS-II下进行了控制软件编程,实现了完整的运动控制功能。 文章首先介绍了PID、模糊控制的基本原理,以及在此基础上的自适应复合模糊控制,并详细介绍了自适应复合模糊控制设计方法。然后给出了自主捡球机器人整体设计方案和平台组成,包括运动系统、视觉系统、通信系统和电源系统等。接着,对自主捡球机器人运动控制系统硬件的具体实现进行了详细的介绍:包括运动控制器的功能模块组成及硬件电路设计,如电机驱动模块的设计和信号隔离电路、串行通信接口电路设计等。在软件的具体实现方面,介绍了实时嵌入式操作系统uC/OS –II在2407芯片移植;对捡球机器人底层控制进行任务分配,各任务的功能及其具体实现,并主要阐述了运动控制任务的工作原理及软件流程图实现。文中最后给出了本设计采用的自适应复合模糊控制与传统的PID控制及模糊控制的实验对比,并进行了结果分析。
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