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《南京理工大学》 2007年
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基于ARM的移动机器人运动控制研究

胡晓娟  
【摘要】: 移动机器人是机器人研究领域的一个重要分支,而移动机器人的运动控制则是整个机器人系统的核心部分,对机器人的平稳运行起着至关重要的作用。随着新的智能控制算法的不断涌现,移动机器人正向着智能化方向发展,这就对运动控制系统性能提出了更高的要求。 本文首先建立了三轮轮式移动机器人的运动学模型和动力学模型,然后按照控制系统的要求,选择高性能ARM微处理器LPC2114作为核心进行底层运动控制系统的设计。硬件部分,按照模块化的思想,主要设计了以LPC2114为核的控制电路和直流电机驱动模块;软件部分,在硬件平台基础上编制了各个模块的软件程序,给出了各模块的程序框图,并且经过比较最终选择积分分离PI控制算法进行速度闭环控制,实验曲线表明控制效果良好。 论文最后还针对机器人底层运动控制的重要问题——轨迹跟踪,进行了深入的分析和研究。首先根据Lyapunov稳定性理论设计了一种非线性状态反馈跟踪控制器,然后针对这种控制器的不足,设计了全局渐近稳定跟踪控制器,并给出了仿真曲线。 本文将低功耗、高性能的嵌入式微处理器与控制算法相结合并应用到了机器人控制领域,简化了系统设计,改善了机器人控制效果。
【学位授予单位】:南京理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TP242

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【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前9条
1 戴永强;自寻迹切割机器人的同步定位和地图创建研究[D];吉林大学;2011年
2 尹伟峰;智能车设计及其追踪系统研究[D];南京理工大学;2012年
3 校康明;基于SCARA控制系统的运动控制[D];南京理工大学;2008年
4 常海山;新能源自动化生产控制系统的研制[D];西安电子科技大学;2010年
5 周伟;多功能轮椅运动控制系统研究与开发[D];华南理工大学;2010年
6 王峰;基于多传感器信息融合的矿井搜救机器人设计[D];中北大学;2010年
7 矫德余;基于嵌入式系统的智能巡检机器人研制[D];中国石油大学;2010年
8 董树亮;基于LabVIEW的小麦精播机器人控制研究[D];青岛理工大学;2011年
9 赵海峰;嵌入式税控设备数据加密算法的实现[D];西安电子科技大学;2011年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 马明山,朱绍文,何克忠,李相伟;室外移动机器人定位技术研究[J];电工技术学报;1998年02期
2 谷海涛,颜湘武,曲伟;正交解码电路和捕获单元在转角和转速测量中的应用[J];电气应用;2005年01期
3 王醒策,张汝波,顾国昌;基于势场栅格法的机器人全局路径规划[J];哈尔滨工程大学学报;2003年02期
4 洪炳熔,薄喜柱,王鸿鹏;基于多机器人的微机器人足球比赛系统[J];机器人技术与应用;1998年05期
5 王宏,艾海舟,何克忠,张钹;移动机器人体系结构与系统设计[J];机器人;1993年01期
6 赵姝颖,高大志,柏立军,徐心和;提高足球机器人系统实时性能的硬件优化方法的研究[J];机器人;2000年02期
7 黄永志,陈卫东;两轮移动机器人运动控制系统的设计与实现[J];机器人;2004年01期
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中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 李胜;非完整系统若干控制问题的研究[D];南京理工大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前6条
1 龚根华;轮式移动机器人控制系统设计与研究[D];南京航空航天大学;2004年
2 尚旭辉;TSR-1足球机器人底层控制系统及通讯子系统的研究[D];天津大学;2004年
3 张松灿;移动机器人的智能导航和跟踪控制研究[D];合肥工业大学;2005年
4 高健;基于视觉的移动机器人运动控制研究[D];华中科技大学;2005年
5 薛艳茹;基于嵌入式系统的移动机器人的模糊控制系统设计[D];中国海洋大学;2006年
6 施维;轮式移动机器人轨迹跟踪控制研究[D];南京理工大学;2006年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王鹏;吕志刚;黄建;;基于Linux的嵌入式无线图像监控系统[J];安防科技;2009年01期
2 刘步中;张曦煌;王庆磊;;基于嵌入式Linux的视频监控系统的设计[J];安防科技;2009年06期
3 孟庆峰;;实时内核uC/OS-Ⅱ在S3C44B0X上移植的研究与实现[J];安徽电子信息职业技术学院学报;2008年01期
4 丁晓;;基于ARM微处理器的纺织测控仪器网络化的研究[J];安徽电子信息职业技术学院学报;2008年01期
5 徐敏;;基于嵌入式TCP/IP系统的智能家居实现[J];安徽职业技术学院学报;2008年04期
6 曹建刚;王鸣;;基于嵌入式系统的智能家居网络实现[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2006年04期
7 王其飞;刘敬猛;凌有铸;;一种基于ARM+FPGA新型数控系统硬件设计[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2010年03期
8 周娟;钱稷;李中勇;;基于单片机的温室大棚智能清洁机设计[J];安徽农业科学;2009年16期
9 祁增慧;赵艳秋;;新型农田灌溉设备防盗报警锁定仪的设计[J];安徽农业科学;2011年19期
10 高迟;张恒;阎勤劳;薛少平;;基于工作目标区图的大蒜播种机器人的路径规划[J];安徽农业科学;2012年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王华;黄筱调;何晋;;基于模糊CMAC的水下灵巧手手指轨迹控制[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
2 胡玉兰;范晓静;;基于D-S证据理论改进方法的目标识别[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
3 吕常智;范迪;;一种可重构的马达正交解码器[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
4 朱正;刘士荣;张波涛;;一种基于改进蚁群算法的移动机器人全局路径规划方法[A];中国自动化学会控制理论专业委员会D卷[C];2011年
5 李世华;田玉平;;一种非完整移动机器人有限时间跟踪控制算法[A];江苏省自动化学会七届四次理事会暨2004学术年会青年学者论坛论文集[C];2004年
6 王勇;朱莹;贾永兴;;虚拟ARM实验室建设[A];中国电子教育学会高教分会2011年论文集[C];2011年
7 梁磊;洪永强;;基于网络技术的嵌入式系统[A];福建省科协第四届学术年会提升福建制造业竞争力的战略思考专题学术年会论文集[C];2004年
8 陈晓阳;谢敏;;USB主机嵌入式化的应用和发展[A];广西计算机学会2004年学术年会论文集[C];2004年
9 徐会冬;谢敏;;嵌入式技术的实际应用及前景[A];广西计算机学会2004年学术年会论文集[C];2004年
10 徐玉伟;黄宣钧;李庆伟;谢敏;;嵌入式系统发展概况与应用[A];广西计算机学会2004年学术年会论文集[C];2004年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 刘飞;四足机器人步态规划与平衡控制研究[D];中国科学技术大学;2010年
2 梁桥康;特殊应用的多维力/力矩传感器研究与应用[D];中国科学技术大学;2010年
3 张寿明;基于冶炼过程及终点判断技术的烟化炉智能控制系统研究[D];昆明理工大学;2009年
4 赵雷刚;发动机台架试验过程实时监测与预警方法研究[D];武汉理工大学;2010年
5 税海涛;空间机器人目标捕获的运动规划研究[D];国防科学技术大学;2010年
6 关丽荣;基于反推技术的永磁直线同步电机控制策略研究[D];沈阳工业大学;2010年
7 宁宇;基于数字化工厂的轿车地板焊装线的混流设计与规划[D];吉林大学;2011年
8 李正义;机器人与环境间力/位置控制技术研究与应用[D];华中科技大学;2011年
9 李智国;基于番茄生物力学特性的采摘机器人抓取损伤研究[D];江苏大学;2011年
10 夏益民;基于传感器信息融合的移动机器人定位与地图创建研究[D];广东工业大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 何慧娟;基于多传感器的移动机器人障碍物检测与定位研究[D];安徽工程大学;2010年
2 汪步云;水下作业机械手抓取力伺服控制的研究[D];安徽工程大学;2010年
3 张炜;嵌入式系统功耗管理研究与实现[D];山东科技大学;2010年
4 雷云云;基于被动式四足机器人的运动学及动力学分析[D];山东科技大学;2010年
5 徐星;采场底板突水判测系统及水害防治应用研究[D];山东科技大学;2010年
6 郑灿东;输电线路除冰机器人控制系统的研究[D];山东科技大学;2010年
7 焉杰;多传感器时滞系统信息融合及其仿真[D];山东科技大学;2010年
8 李志欣;智能轮式移动机器人的控制系统设计[D];辽宁师范大学;2010年
9 胡一枫;基于FPGA的数控折边机控制系统的设计与实现[D];浙江理工大学;2010年
10 耿东山;基于蚁群算法的机器人全局路径规划[D];郑州大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张振友;赵勇;杨岐子;李建军;;基于MEMS加速度传感器的数字式象限仪[J];兵工自动化;2009年03期
2 陈杭梅;我国工业雷管生产线的现状及发展[J];爆破器材;1997年04期
3 孙新民,黄源植;对提高我国雷管生产工艺水平的点滴看法[J];爆破器材;1995年05期
4 陶泽,郝长中,张华;二杆柔性臂动力学建模与控制[J];本溪冶金高等专科学校学报;2002年02期
5 何树林;;浅谈智能汽车及其相关问题[J];汽车工业研究;2010年09期
6 苏胜利;项志宇;;基于二维激光雷达的自动室内三维重建系统[J];传感技术学报;2007年05期
7 刘武发,蒋蓁,龚振邦;基于MEMS加速度传感器的双轴倾角计及其应用[J];传感器技术;2005年03期
8 栗桂凤,周东辉,王光昕;基于超声波传感器的机器人环境探测系统[J];传感器技术;2005年04期
9 陈小宁;黄玉清;杨佳;;多传感器信息融合在移动机器人定位中的应用[J];传感器与微系统;2008年06期
10 赵小川;罗庆生;韩宝玲;;机器人多传感器信息融合研究综述[J];传感器与微系统;2008年08期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 沈建华;;基于物联网的车联网技术[A];中国通信学会2011年光缆电缆学术年会论文集[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 谢旭;车载自组网的通信策略与协议技术研究[D];华中科技大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 谢强德;路口多车协作算法研究及硬件仿真[D];上海交通大学;2011年
2 张瑞成;基于图像识别的多智能车跟随与防撞控制系统研究[D];重庆大学;2011年
3 马丽英;工程机械四轮转向控制系统的理论研究与试验[D];长安大学;2002年
4 龚根华;轮式移动机器人控制系统设计与研究[D];南京航空航天大学;2004年
5 王明昕;移动机器人运动学分析研究及本体结构设计[D];南京航空航天大学;2004年
6 杨毅;智能移动机器人的研究与开发[D];河北工业大学;2004年
7 王玉峰;自主移动机器人地图构建、探索及定位研究[D];大连理工大学;2004年
8 唐怀武;基于ARM7处理器的仪器网络化应用与研究[D];浙江大学;2005年
9 刘赞;基于ARM7的足球机器人底层控制系统的设计[D];大连理工大学;2005年
10 王新;税控系统中安全机制的设计与实现[D];上海师范大学;2005年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 胡杰;张铁;;基于SCARA机器人的运动学分析及关节解耦[J];机床与液压;2011年21期
2 杨成文;张铁;;基于ADAMS的SCARA机器人运动学仿真研究[J];机床与液压;2011年21期
中国硕士学位论文全文数据库 前5条
1 罗伟涛;基于DSP+FPGA的工业机器人运动控制器的研究[D];华南理工大学;2011年
2 王书根;基于Modbus协议的二级网络门禁控制系统的设计[D];电子科技大学;2011年
3 贺清云;基于ARM的护理服务机器人远程监护控制系统[D];南昌大学;2011年
4 韩宏宇;基于FPGA的风电监测系统数据采集单元设计[D];北京化工大学;2011年
5 康博;工业机器人轨迹跟踪控制算法研究[D];华南理工大学;2012年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王文学,徐心和;机器人足球:高科技的对抗[J];百科知识;2000年10期
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4 张春晖,侯祥林,徐心和;足球机器人系统仿真中的数学模型[J];东北大学学报;2001年05期
5 禹建丽,成久洋之,Valeri.Kroumov;线性再励的自适应变步长机器人神经网络路径规划算法[J];燕山大学学报;2002年03期
6 孟贵胥;可编程逻辑器件的应用研究[J];大连理工大学学报;1997年03期
7 王知平;一种单片机转速测量系统[J];电脑知识与技术;2004年29期
8 费浙平;基于ARM的嵌入式系统程序开发要点(一)——嵌入式程序开发基本概念[J];单片机与嵌入式系统应用;2003年08期
9 费浙平;基于ARM的嵌入式系统程序开发要点(三)——如何满足嵌入式系统的灵活需求[J];单片机与嵌入式系统应用;2003年10期
10 费浙平;基于ARM的嵌入式系统程序开发要点(四)——异常处理机制的设计[J];单片机与嵌入式系统应用;2003年11期
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 李玉榕;信息融合与智能处理的研究[D];浙江大学;2001年
2 邹细勇;自主移动机器人的智能导航研究[D];浙江大学;2005年
3 郭丙华;非完整移动机器人运动规划研究[D];华南理工大学;2003年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 胡征峰;基于多传感器信息融合的移动机器人导航定位研究[D];兰州理工大学;2003年
2 阮锋;移动机器人控制系统研究[D];浙江大学;2004年
3 龚根华;轮式移动机器人控制系统设计与研究[D];南京航空航天大学;2004年
4 向静波;移动机器人的路径规划与控制研究[D];西北工业大学;2004年
5 杨毅;智能移动机器人的研究与开发[D];河北工业大学;2004年
6 廖高华;高性能步进电机控制系统的研制[D];西安科技大学;2004年
7 张继军;自主式移动机器人控制系统设计与模糊控制实现[D];中国海洋大学;2004年
8 杨其宇;图象处理技术在足球机器人中的应用研究[D];华中科技大学;2004年
9 唐述博;非完整移动机器人点镇定和轨迹跟踪控制研究[D];大连理工大学;2005年
10 王亚军;关于linux操作系统嵌入式机制及快速启动的研究[D];首都师范大学;2005年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 俞声伟;赵建;王碧波;颜文俊;;一种基于ARM嵌入式系统的低成本小型移动机器人平台[J];现代机械;2006年05期
2 秦毅然;;基于ARM嵌入式的移动机器人控制系统的设计与研究[J];科技创新导报;2010年33期
3 田家林;陈利学;寇向辉;;FPGA在运动控制系统中的设计[J];微计算机信息;2007年08期
4 田家林;陈利学;寇向辉;;FPGA在运动控制系统中的设计[J];制造技术与机床;2007年04期
5 田琦;张国良;刘岩;;全方位移动机器人模糊PID运动控制研究[J];现代电子技术;2009年05期
6 陈勇;李新建;吕霞付;朱学微;;基于ARM平台的排障机器人控制系统设计[J];数字通信;2009年04期
7 王迎春;孙汉旭;贾庆轩;张延恒;郑一力;;一种球形探测机器人运动控制系统的设计[J];机电产品开发与创新;2009年03期
8 田琦;李琪;姚鹏;赵媛;;基于模糊PID的全方位移动机器人运动控制[J];电子科技;2011年09期
9 龚俊;崔鹏;马小英;;基于ARM的移动机器人全局路径规划策略[J];机械制造;2010年06期
10 刘胤伯;刘大维;高军伟;;基于EPOS的激光导航移动机器人运动控制研究[J];测控技术;2010年10期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 张鑫;闫茂德;刘玉东;巨永锋;;未知环境下基于禁忌搜索的移动机器人自主导航[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
2 陈余庆;胡英;马孜;;基于贝叶斯理论的移动机器人相对定位[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
3 赵晖;王天然;刘德林;;分布式数据库在移动机器人中的应用[A];第十届全国数据库学术会议论文集[C];1992年
4 李俊泉;尹怡欣;;基于心理动力机制的移动机器人[A];2005年中国智能自动化会议论文集[C];2005年
5 周火凤;马保离;;离轴式拖车移动机器人的路径跟踪控制[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
6 周光明;陈宗海;胡玉锁;陈春林;;复杂未知环境下移动机器人自主探测算法研究[A];'2003系统仿真技术及其应用学术交流会论文集[C];2003年
7 鲁守银;马培荪;姜葵峰;;基于机器人的锅炉鳍片管道自动检测技术[A];首届信息获取与处理学术会议论文集[C];2003年
8 关胜晓;许心德;曹洋;张彦;;移动机器人避开运动障碍物的策略[A];'2010系统仿真技术及其应用学术会议论文集[C];2010年
9 马钊;马保离;;参数不确定拖车移动机器人的直线路径跟踪[A];中国自动化学会控制理论专业委员会C卷[C];2011年
10 王鸿鹏;刘景泰;;基于非线性Kalman滤波器的轮式滑动转向移动机器人定位误差分析[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 柴小瑞;ARM的另类生存[N];文汇报;2002年
2 本报记者 周源;ARM能成为真正的挑战者吗?[N];网络世界;2010年
3 本报记者 赵艳秋;英特尔与ARM谁将最终获胜?[N];中国电子报;2010年
4 本报记者 王然;联想选择ARM 英特尔阵营惊现裂痕[N];经济观察报;2009年
5 许磊;苹果大可不必买ARM[N];计算机世界;2010年
6 胡祝;ARM电脑,越走越近[N];电脑报;2011年
7 王如晨;ARM总裁:将进入小尺寸笔记本市场[N];第一财经日报;2008年
8 本报记者 刘学习;ARM与软件企业合作提供先进IP[N];计算机世界;2008年
9 总编 孙定;新鲜ARM本不妨关注[N];计算机世界;2009年
10 本报记者 郑迪;ARM试与Intel分天下[N];21世纪经济报道;2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 林吉良;移动机器人故障诊断与容错控制的研究[D];浙江大学;2009年
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3 赵维佺;网络化运动控制系统资源调度研究[D];华南理工大学;2010年
4 杨放琼;基于信息融合的移动机器人定位导航及其深海采矿应用研究[D];中南大学;2010年
5 顾嘉俊;移动机器人在非平坦地形上的自主导航研究[D];上海交通大学;2010年
6 李鹏;不完善信息融合技术及其在移动机器人中的应用[D];华中科技大学;2010年
7 杨林;基于工业以太网的运动控制系统关键技术研究[D];山东大学;2011年
8 陈家乾;移动机器人自主创建环境地图的研究[D];浙江大学;2009年
9 周军;大场地集控式足球机器人系统的研究与实现[D];东华大学;2008年
10 康亮;自主移动机器人运动规划的若干算法研究[D];南京理工大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 胡晓娟;基于ARM的移动机器人运动控制研究[D];南京理工大学;2007年
2 高荣山;μClinux环境下嵌入式系统在移动机器人上的研究与应用[D];中国海洋大学;2005年
3 王迪;基于ARM的采摘机器人关节运动控制研究[D];东北林业大学;2009年
4 朱剑;基于DSP与USB的移动机器人运动控制系统研究与开发[D];山东大学;2008年
5 李贺;基于ARM的电力线巡检机器人运动控制器的研究[D];华北电力大学(河北);2008年
6 王振士;基于ARM和μC/OS-II的移动机器人控制系统设计和路径规划研究[D];南京航空航天大学;2010年
7 钟新华;移动机器人结构设计与运动控制方法研究[D];中南大学;2005年
8 朱俊;移动机器人路径规划及其控制策略的研究[D];西南大学;2010年
9 王友胜;FastSLAM2.0控制算法与PGR导航法则结合应用的可行性研究[D];大连交通大学;2010年
10 虞杨阳;基于模糊PID控制技术的移动机器人研究[D];中北大学;2011年
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