護士助手機器人驅(qū)動及超聲測距技術(shù)研究.pdf

1、護士助手機器人是一種在醫(yī)院環(huán)境中工作、自主導航的室內(nèi)移動機器人?？梢栽诟綦x病區(qū)自主執(zhí)行作業(yè)，在提高病房的自動化水平，保護醫(yī)護人員，避免交叉感染等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。本課題結(jié)合黑龍江省自然科學基金項目“護士助手機器人基礎(chǔ)技術(shù)研究”，對涉及的關(guān)鍵技術(shù)進行研究。 論文首先介紹了護士助手機器人和室內(nèi)自主移動機器人的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀和應(yīng)用情況，分析了幾種常見的機器人控制體系結(jié)構(gòu)，總結(jié)了一種混合式控制體系結(jié)構(gòu)的特點，并詳細地闡述了混合式控

2、制體系結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)模型。 針對采用的三輪結(jié)構(gòu)機械本體，建立了機器人運動學模型和動力學模型，論述了結(jié)構(gòu)化環(huán)境中基于RFID路標的拓撲地圖定位導航技術(shù)，對航位推算法原理進行了理論推導。 基于RS-485總線網(wǎng)絡(luò)，自行模塊化設(shè)計了護士助手機器人控制系統(tǒng)。把實時嵌入式操作系統(tǒng)μC/OS-Ⅱ成功移植到ARM7TDMI內(nèi)核的LPC2106，并在μC/OS-Ⅱ環(huán)境下編制了底層通信驅(qū)動軟件。 設(shè)計開發(fā)了基于AVR微控制器(Atme

3、ga16)的行走電機驅(qū)動系統(tǒng)，其中主要包括直流電機PWM功率驅(qū)動、碼盤測速單元和步進電機驅(qū)動等；對機器人速度采用積分分離PID算法。控制軟件使用WINAVR編寫，并最終實現(xiàn)。機器人實際運行驗證了設(shè)計效果良好。 介紹了機器人傳感器技術(shù)，比較分析了幾種傳感器的特性和優(yōu)缺點，在深入分析超聲測距工作機理和工作特性的基礎(chǔ)上，自行設(shè)計超聲波傳感器模塊，并基于I2C總線構(gòu)建了16個超聲波傳感器模塊的網(wǎng)絡(luò)。最后設(shè)計了電源欠壓監(jiān)測模塊。