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基于ARM的导航移动机器人控制系统研究

张帅  
【摘要】: 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度、高精度、开放化、智能化、网络化方向发展,对控制系统也提出了更高的要求。移动机器人要实现高速度、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。 导航是移动机器人最具挑战性的能力之一,机器人感知、定位、认知及运动控制的性能是决定导航成功的关键因素。根据课题“仿生导航系统”的要求,本文选择“主控制器+运动控制器+英特网远程无线监控”结构进行导航移动机器人控制系统的设计。首先分析导航移动机器人体系结构,建立机器人运动学模型,最后详细阐述控制系统的全部开发过程,包括控制系统需求分析、总体设计、功能模块的划分及软硬件的设计与实现,并对无线通信及英特网通讯做了一些基础研究,开发了无线通讯模块软件和上位机软件。 在控制系统的硬件设计方面,主要包括基于LPC2138的主控制单元、基于HCTL-1100的运动控制单元、基于6N137的光电隔离单元、基于LMD18200的功率放大单元、传感器接口单元及上位机无线通讯单元的电路设计。软件方面,在μC/OS-Ⅱ实时操作系统的多任务环境下,利用其任务调度功能,合理地协调和组织了控制系统的各项硬件资源,提高了整个系统的实时性和可靠性。上位机采用的无线通讯、Internet通讯以及可视化监控程序界面,让用户可以方便直观地远程观察和控制机器人。 该控制系统的研制为仿生传感器性能测试提供了一个良好的实验平台,经过实验,验证了系统的可行性,系统的各项功能及控制精度满足设计要求。


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