本文關(guān)鍵詞：應(yīng)急響應(yīng)地面移動(dòng)機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的機(jī)械化,農(nóng)村剩余勞動(dòng)力向城市轉(zhuǎn)移,城市人口密度增大,一旦城市中發(fā)生突發(fā)事件,如地震、火災(zāi)等,將嚴(yán)重威脅人們的生命安全。本文針對(duì)處理城市突發(fā)事件的六履帶四擺臂履帶式移動(dòng)機(jī)器人,設(shè)計(jì)機(jī)器人的控制系統(tǒng),并實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的遙操作。首先,簡(jiǎn)要介紹了六履帶四擺臂履帶式移動(dòng)機(jī)器人本體結(jié)構(gòu),并對(duì)機(jī)器人越障能力進(jìn)行分析,包括越障高度分析、攀爬斜坡分析、跨越溝道分析。對(duì)機(jī)器人進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析,為后文機(jī)器人控制策略提供理論支持。通過判斷機(jī)器人的質(zhì)心能否越過障礙物重要邊線來確定機(jī)器人的越障能力。機(jī)器人的質(zhì)心及其外形輪廓在斜面上的投影有共同的交點(diǎn)時(shí),機(jī)器人能夠自穩(wěn)定,不會(huì)發(fā)生側(cè)翻。其次,設(shè)計(jì)機(jī)器人控制系統(tǒng)的硬件。為滿足機(jī)器人的遙操作控制,本文將機(jī)器人的地面站設(shè)計(jì)為兩個(gè):一個(gè)地面站用于研究階段機(jī)器人調(diào)試,一個(gè)地面站用于實(shí)際運(yùn)用中實(shí)現(xiàn)遙操作。對(duì)機(jī)器人的電機(jī)選型、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器選型和EtherCAT網(wǎng)絡(luò)搭建方法作了詳細(xì)說明。再次,設(shè)計(jì)機(jī)器人控制系統(tǒng)的軟件。介紹EtherCAT網(wǎng)絡(luò)通信的特點(diǎn)。在QNX實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)EtherCAT網(wǎng)絡(luò)通信,并設(shè)計(jì)機(jī)器人的控制軟件。運(yùn)用模塊化的思想,將機(jī)器人的控制程序分成七個(gè)模塊:通信模塊、協(xié)議解析模塊、驅(qū)動(dòng)器通信模塊、算法模塊、姿態(tài)位置數(shù)據(jù)模塊、鍵盤控制模塊、數(shù)據(jù)狀態(tài)信息模塊。各個(gè)模塊之間通過共享內(nèi)存的方式進(jìn)行通信,保證了各個(gè)模塊之間能夠同時(shí)共享數(shù)據(jù),并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。在單個(gè)模塊中又通過線程成的方法對(duì)進(jìn)程進(jìn)行細(xì)化,保證程序的獨(dú)立性和可移植性。最后,實(shí)驗(yàn)測(cè)試。通過調(diào)試地面站通信測(cè)試、遠(yuǎn)程地面站通信測(cè)試、電機(jī)位置控制測(cè)試和綜合測(cè)試,結(jié)果表明該機(jī)器人控制系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠,滿足設(shè)計(jì)要求。
【關(guān)鍵詞】：履帶式機(jī)器人 QNX EtherCAT網(wǎng)絡(luò) 遙操作
【學(xué)位授予單位】：沈陽(yáng)理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP242
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 緒論11-19
• 1.1 課題研究背景及意義11-12
• 1.2 移動(dòng)機(jī)器人研究現(xiàn)狀12-17
• 1.2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀13-16
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀16-17
• 1.3 論文的主要內(nèi)容和章節(jié)安排17-19
• 第2章 移動(dòng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)能力分析19-28
• 2.1 機(jī)器人本體結(jié)構(gòu)介紹19-20
• 2.2 六履帶四擺臂移動(dòng)機(jī)器人越障能力分析20-26
• 2.2.1 六履帶四擺臂移動(dòng)機(jī)器人的質(zhì)心21-23
• 2.2.2 機(jī)器人越障高度分析23-24
• 2.2.3 機(jī)器人攀爬斜坡分析24-25
• 2.2.4 機(jī)器人跨越溝道分析25-26
• 2.3 機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)分析26-27
• 2.4 本章小結(jié)27-28
• 第3章 機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)28-44
• 3.1 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)28-31
• 3.1.1 控制系統(tǒng)硬件總體設(shè)計(jì)28-29
• 3.1.2 電源分配29-31
• 3.1.3 數(shù)據(jù)傳輸結(jié)構(gòu)31
• 3.2 機(jī)器人本體控制器31-32
• 3.3 機(jī)器人行駛阻力分析與電機(jī)選型32-37
• 3.3.1 機(jī)器人行駛阻力分析32-33
• 3.3.2 電機(jī)選型33-35
• 3.3.3 編碼器選型35-37
• 3.4 驅(qū)動(dòng)器選擇37-40
• 3.4.1 ELMO電機(jī)驅(qū)動(dòng)器介紹37-39
• 3.4.2 ELMO電機(jī)驅(qū)動(dòng)器接口電路設(shè)計(jì)39-40
• 3.5 電機(jī)驅(qū)動(dòng)器參數(shù)配置40-42
• 3.6 EtherCAT網(wǎng)絡(luò)搭建連線方法42-43
• 3.7 本章小結(jié)43-44
• 第4章 機(jī)器人軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)44-69
• 4.1 工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線EtherCAT網(wǎng)絡(luò)通信44-46
• 4.1.1 TCP通信與EtherCAT通信44-45
• 4.1.2 EtherCAT主站網(wǎng)絡(luò)配置45-46
• 4.2 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)46-53
• 4.2.1 操作系統(tǒng)選擇46-49
• 4.2.2 QNX系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境49
• 4.2.3 進(jìn)程與線程的關(guān)系49-51
• 4.2.4 進(jìn)程間通信51-52
• 4.2.5 中斷服務(wù)52-53
• 4.3 控制系統(tǒng)軟件模塊化設(shè)計(jì)53-68
• 4.3.1 軟件總體設(shè)計(jì)53-57
• 4.3.2 通信模塊57-59
• 4.3.3 協(xié)議解析模塊59-60
• 4.3.4 驅(qū)動(dòng)器通信模塊60-63
• 4.3.5 算法模塊63-66
• 4.3.6 姿態(tài)位置數(shù)據(jù)模塊66-67
• 4.3.7 鍵盤控制模塊67
• 4.3.8 數(shù)據(jù)狀態(tài)信息模塊67-68
• 4.4 本章小結(jié)68-69
• 第5章 綜合實(shí)驗(yàn)研究69-73
• 5.1 通信驗(yàn)證69-70
• 5.1.1 調(diào)試地面在通信驗(yàn)證69
• 5.1.2 遠(yuǎn)程地面站通信驗(yàn)證69-70
• 5.2 擺臂電機(jī)位置調(diào)試70-72
• 5.3 越障能力測(cè)試72
• 5.4 本章小結(jié)72-73
• 結(jié)論73-75
• 參考文獻(xiàn)75-78
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文和獲得的科研成果78-79
• 致謝79-80

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