多功能移動(dòng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)及控制系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、移動(dòng)機(jī)器人是機(jī)器人領(lǐng)域中的一個(gè)重要分支，它是一個(gè)集環(huán)境感知、動(dòng)態(tài)決策與規(guī)劃、行為控制與執(zhí)行等多種功能于一體的綜合系統(tǒng)。本文以自行設(shè)計(jì)加工的移動(dòng)機(jī)器人本體為對(duì)象，完成了移動(dòng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)、感測(cè)導(dǎo)航系統(tǒng)、移動(dòng)機(jī)械臂精密定位控制系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)，并對(duì)移動(dòng)機(jī)器人導(dǎo)航策略、行波超聲波電機(jī)精密定位控制等問題進(jìn)行了研究。此外，本文還提出了一種新型高精度角位移傳感器。本文的主要工作和研究?jī)?nèi)容如下： (1) 概述了國(guó)內(nèi)外移動(dòng)機(jī)器人領(lǐng)域的研究成

2、果，并對(duì)移動(dòng)機(jī)器人領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)問題進(jìn)行了分析，提出了本論文的研究?jī)?nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)。 (2) 針對(duì)輪式移動(dòng)機(jī)器人的移動(dòng)機(jī)構(gòu)展開研究，運(yùn)用AUTOCAD設(shè)計(jì)了移動(dòng)機(jī)器人的機(jī)械本體機(jī)構(gòu)，并對(duì)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了分析。在對(duì)電機(jī)、傳感器、控制器選型工作的基礎(chǔ)上，完成了控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)。 (3)設(shè)計(jì)了兩輪差速驅(qū)動(dòng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)。設(shè)計(jì)了一種新穎的基于單片機(jī)和CPLD的直流電機(jī)PWM驅(qū)動(dòng)器。此外文中對(duì)雙輪驅(qū)動(dòng)機(jī)器人的速度位置

3、控制進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。 (4)完成了機(jī)器人感測(cè)系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，對(duì)實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問題進(jìn)行了分析處理。 (5)針對(duì)移動(dòng)機(jī)器人沿墻導(dǎo)航中的不同問題設(shè)計(jì)了相應(yīng)的控制策略并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。對(duì)機(jī)器人尋跡、跟蹤策略進(jìn)行研究。 (6)通過實(shí)驗(yàn)研究探討了微步控制下負(fù)載、溫度對(duì)行波超聲波電機(jī)的運(yùn)行特性、啟動(dòng)特性、調(diào)速特性和步進(jìn)特性的影響，揭示了其中規(guī)律。此外本章設(shè)計(jì)了基于FPGA的反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)雙正弦恒頻斬波新型細(xì)分控制

4、系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)了機(jī)械臂的精密定位控制。 (7)提出一種有較強(qiáng)實(shí)用價(jià)值的新型高精度角位移傳感器。分析了傳感器的工作原理，設(shè)計(jì)加工了傳感器的本體結(jié)構(gòu)，并設(shè)計(jì)了傳感器接口電路軟硬件。 本文設(shè)計(jì)的移動(dòng)機(jī)器人可在線編程序、離線運(yùn)行，保證了用戶的參與，又實(shí)現(xiàn)了執(zhí)行當(dāng)中的自主性。該移動(dòng)機(jī)器人具備了一些智能化的控制功能，并為將來移動(dòng)機(jī)器人更高層次的理論與方法研究提供了一個(gè)可靠的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)及基礎(chǔ)。本文提出的高精度角位移傳感器、行波超聲波電機(jī)微步