基于ARM的轮式机器人导航控制系统的研究

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移动机器人是机器人技术领域中的一个重要分支,跨越了计算机、自动控制、机械、电子等多个学科。目前,越来越多的移动机器人被应用到物料自动传输、危险场合下的自动作业以及服务业等。这些应用对移动机器人在环境信息感知与理解、路径规划与自定位等方面的自主导航能力提出了更高的要求。本论文研究的轮式机器人的决策层处理器为ARM9,并对其避障及导航系统展开研究。本文的主要工作与取得的研究成果如下:(1)简述国内外移动机器人发展现状及多种机器人导航方式。(2)详细阐述了本系统机器人的体系结构以及其核心处理器的最小系统,以及其PCB制作过程中的注意事项。(3)研制了一种基于ARM9的分布式超声探测系统。该探测系统由传感器工作模式控制模块和智能超声测距模块阵列组成。由ARM9控制3个超声传感器,完成测距信息预处理,并可根据不同的控制策略实现分组并行工作,提高了探测系统的实时性。(4)在软件设计方面,开发了基于多任务、高性能、高效率的跨平台远程控制系统软件。对嵌入式Linux操作系统进行改造,通过裁减系统内核,减小了体积,提高了软件的执行效率。介绍了Linux驱动的三种类型,重点阐述了本系统中用到的Linux下的串口驱动以及应用。(5)针对移动机器人导航问题,本文采用的是模糊控制算法。对系统中的模糊控制器进行详细介绍,并设计了三输入单输出模糊导航控制器,简化了控制系统结构;最后,对该模糊控制算法进行了Matlab仿真,证明了模糊控制在导航中的可行性。
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