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随着科学技术的迅猛发展,移动机器人的应用范围也日益扩大,遍及工业、农业、国防、宇宙空间、海洋开发、医疗康复等各个领域。其中,导航技术是移动机器人的核心技术,也是移动机器人实现真正智能化及完全自主的关键。
本文针对移动机器人竞赛环境,研究组合导航的关键技术,同时也研究实现组合导航的相关技术。论文的主要研究工作如下:
研究移动机器人的总体体系结构。移动机器人系统选取履带式移动机构,具备更加稳定的运动特性。传感系统不仅采集竞赛环境信息,而且采集移动机器人姿态信息。选用无刷直流电机作为驱动执行单元,给出多闭环控制策略。控制系统采用ARM主控制系统和DSP驱动控制系统结合的处理方式,能高效的完成信息采集、导航运算及驱动控制。
研究导航算法及组合导航方法。依托具体的实验场地,给出路径规划方法,根据运动控制律,进行路径跟踪,并通过MATLAB仿真实验,验证导航算法的可行性。研究惯性导航和组合导航的实现,对比分析惯性导航和组合导航的性能,后者能更好的平滑避障到达目标位置,并且定位误差小。
设计移动机器人控制系统。ARM主控制系统主要进行传感器信息采集和组合导航算法处理,设计各传感器接口电路。DSP驱动控制系统主要进行无刷直流电机的速度控制,设计驱动电路、速度检测电路、电流检测电路、位置检测电路及保护电路等。研究uC/OS-Ⅱ嵌入式操作系统在ARM上的移植,更好的实现任务之间调度。针对功耗较大的电路,设计供电系统。
进行组合导航系统的直线导航实验、弧线导航实验和曲线导航实验,实验结果表明,本文移动机器人组合导航系统能够达到设计的预期目的,具有一定的研究价值。