本文關(guān)鍵詞：危險復(fù)雜環(huán)境遙操作機(jī)器人測控系統(tǒng)研究

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【摘要】：隨著機(jī)器人行業(yè)的大發(fā)展,機(jī)器人越來越多地代替人去執(zhí)行和參與危險性工作,例如核電站巡檢工作、反恐排爆工作、采樣危險樣品等等,人的生命安全也因此可以得到更好的保障�？陀^上對于機(jī)器人質(zhì)量的要求也日益增加。本文設(shè)計了一款危險復(fù)雜環(huán)境的遙操作機(jī)器人,主要工作包括：機(jī)器人的整體架構(gòu)設(shè)計、機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計、機(jī)器人測控系統(tǒng)硬件設(shè)計、軟件設(shè)計、遙操作控制器設(shè)計、機(jī)器人應(yīng)用實(shí)驗(yàn)測試。機(jī)械結(jié)構(gòu)方面,根據(jù)機(jī)器人應(yīng)用場合和環(huán)境的要求,提出機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)和導(dǎo)臂結(jié)構(gòu)方案。介紹了機(jī)器人所搭載的四自由度機(jī)械臂和耐輻照攝像頭。在此基礎(chǔ)上,提出了機(jī)器人模塊化、分布式設(shè)計方案,并對此方案的優(yōu)勢進(jìn)行論證。測控系統(tǒng)設(shè)計方面,為了讓機(jī)器人下位機(jī)有更好的處理計算能力,本文采用了基于ARM9架構(gòu)的開發(fā)板Mini2440作為機(jī)器人的主控制器。在Linux環(huán)境下,用多線程編程思路設(shè)計主控器嵌入式軟件,主控器用串口和其他模塊進(jìn)行通信,且加入UDP套接字編程,為Wifi控制下位機(jī)提供條件。基于UM220-Ⅲ芯片設(shè)計了機(jī)器人的GPS定位模塊；基于MC9S12XDP512雙核處理器,設(shè)計機(jī)器人運(yùn)動模塊,并移植μc/OS-Ⅱ?qū)崟r操作系統(tǒng),開發(fā)下位機(jī)嵌入式軟件,其利用CAN總線的架構(gòu)和其他執(zhí)行模塊進(jìn)行通信；選用Mini IMU作為機(jī)器人的姿態(tài)傳感器,并且在上位機(jī)上基于OpenGL技術(shù)設(shè)計了機(jī)器人姿態(tài)實(shí)時顯示的軟件。遙操作機(jī)器人控制器方面,設(shè)計了遙操作控制箱、操作搖桿和可穿戴手套三種操作機(jī)器人的控制器。根據(jù)使用場景的不同,分別介紹集成電臺通信方式和Zigbee通信方式。針對實(shí)際應(yīng)用,本文在Matlab里利用機(jī)器人俯仰角設(shè)計測算機(jī)器人運(yùn)行高度變化的實(shí)驗(yàn)；利用激光雷達(dá)設(shè)計對障礙物寬度和樓梯梯度的估測的實(shí)驗(yàn)；利用GPS模塊設(shè)計了尋找已知坐標(biāo)地點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)。最終,結(jié)合以上工作完成危險復(fù)雜遙操作機(jī)器人測控系統(tǒng)設(shè)計,對于設(shè)計中的一些不足和可改進(jìn)的部分加以總結(jié)和展望。
【關(guān)鍵詞】：遙操作機(jī)器人 嵌入式Linux μc/OS-Ⅱ 實(shí)時姿態(tài)反饋
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP242
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-18
• 1.1 課題背景及意義10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-15
• 1.2.1 國外研究動態(tài)11-12
• 1.2.2 國內(nèi)研究動態(tài)12-15
• 1.3 目前復(fù)雜危險環(huán)境遙操作機(jī)器人研制存在的問題15
• 1.4 論文主要研究內(nèi)容和組織結(jié)構(gòu)15-18
• 1.4.1 論文主要研究內(nèi)容15-16
• 1.4.2 論文的組織結(jié)構(gòu)16-18
• 第二章 危險復(fù)雜環(huán)境遙操作機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計18-24
• 2.1 概述18-19
• 2.2 危險復(fù)雜環(huán)境遙操作機(jī)器人測控系統(tǒng)設(shè)計19-22
• 2.2.1 機(jī)器人本體機(jī)械結(jié)構(gòu)19-20
• 2.2.2 搭載儀器20-22
• 2.3 機(jī)器人測控系統(tǒng)22-23
• 2.4 本章小結(jié)23-24
• 第三章 機(jī)器人測控系統(tǒng)硬件設(shè)計24-36
• 3.1 概述24-25
• 3.2 機(jī)器人主控制器模塊25-27
• 3.3 機(jī)器人GPS電路模塊27-28
• 3.3.1 電平轉(zhuǎn)換電路27-28
• 3.3.2 GPS電路28
• 3.4 機(jī)器人運(yùn)動模塊28-31
• 3.4.1 微控制器選型及介紹29-30
• 3.4.2 5V轉(zhuǎn)3.3V電路介紹30
• 3.4.3 串口電路介紹30
• 3.4.4 CAN總線電路介紹30-31
• 3.5 機(jī)器人機(jī)械臂電機(jī)驅(qū)動模塊31-33
• 3.5.1 微控制器選型及介紹31-32
• 3.5.2 驅(qū)動電路介紹32-33
• 3.6 姿態(tài)傳感器模塊介紹33-34
• 3.7 通信模塊介紹34-35
• 3.7.1 軍用電臺介紹34
• 3.7.2 Zigbee通信模塊介紹34-35
• 3.8 本章小結(jié)35-36
• 第四章 機(jī)器人測控系統(tǒng)軟件設(shè)計36-60
• 4.1 概述36
• 4.2 機(jī)器人主控制器Linux嵌入式軟件開發(fā)36-47
• 4.2.1 Linux開發(fā)環(huán)境搭建36-40
• 4.2.2 硬件驅(qū)動程序40-41
• 4.2.3 機(jī)器人主控制器軟件設(shè)計41-47
• 4.3 機(jī)器人運(yùn)動模塊μc/oS-Ⅱ嵌入式軟件開發(fā)47-56
• 4.3.1 μc/OS-Ⅱ嵌入式環(huán)境搭建47-52
• 4.3.2 運(yùn)動模塊嵌入式軟件設(shè)計52-56
• 4.4 上位機(jī)姿態(tài)反饋軟件設(shè)計56-58
• 4.4.1 OpenGL介紹56-57
• 4.4.2 導(dǎo)入機(jī)器人模型57
• 4.4.3 實(shí)時姿態(tài)反饋軟件設(shè)計57-58
• 4.5 本章小結(jié)58-60
• 第五章 機(jī)器人遙操作控制器60-68
• 5.1 概述60
• 5.2 便攜式遙操作控制箱60-64
• 5.2.1 控制箱的基本要求60-61
• 5.2.2 控制箱硬件架構(gòu)設(shè)計介紹61-62
• 5.2.3 控制面板信息采集硬件電路62-63
• 5.2.4 控制面板命令采集軟件設(shè)計63-64
• 5.3 簡易操作器介紹64-66
• 5.3.1 單手搖桿控制盒64-65
• 5.3.2 可穿戴手套控制器65-66
• 5.4 本章小結(jié)66-68
• 第六章 實(shí)驗(yàn)與應(yīng)用68-76
• 6.1 實(shí)驗(yàn)概述68
• 6.2 陀螺儀估算障礙物高度實(shí)驗(yàn)68-70
• 6.3 激光雷達(dá)環(huán)境感知實(shí)驗(yàn)70-73
• 6.3.1 激光雷達(dá)障礙物通過測試70-72
• 6.3.2 激光雷達(dá)對樓梯傾斜度測試72-73
• 6.4 機(jī)器人GPS導(dǎo)航實(shí)驗(yàn)73-74
• 6.5 本章小結(jié)74-76
• 第七章 總結(jié)與展望76-78
• 7.1 總結(jié)76
• 7.2 展望76-78
• 致謝78-80
• 參考文獻(xiàn)80-84
• 作者在學(xué)期間的成果84

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前8條

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本文編號：983080