本文關(guān)鍵詞：全向移動機(jī)器人控制系統(tǒng)的研究

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【摘要】：本文從研究全向移動機(jī)器人的控制系統(tǒng)為出發(fā)點,以停車機(jī)器人系統(tǒng)為背景,針對全向移動機(jī)器人設(shè)計了一套通用的硬件控制平臺,通過分析得到全向移動機(jī)器人的運動控制算法與軌跡控制算法,最后通過軟件進(jìn)行實現(xiàn),并在設(shè)計的硬件平臺下進(jìn)行測試。本文首先針對停車機(jī)器人單機(jī)的功能需求進(jìn)行分析,對不同的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案進(jìn)行對比,最后得到停車機(jī)器人單機(jī)的整體設(shè)計方案。由于停車機(jī)器人采用的是全向輪作為移動底盤,因此十分適合作為全向移動機(jī)器人控制系統(tǒng)的研究設(shè)計載體。接著對麥克納姆輪進(jìn)行了運動學(xué)與動力學(xué)的分析。為了得到全向移動底盤的運動控制算法,對以四個麥克納姆輪組成的全向移動底盤的運動模型進(jìn)行了分析。通過分析對比不同定位導(dǎo)航方式,最終確定以激光雷達(dá)加慣性導(dǎo)航組合導(dǎo)航作為停車機(jī)器人定位導(dǎo)航傳感器,實現(xiàn)停車機(jī)器人的自主定位導(dǎo)航。在這套定位傳感器的前提下,根據(jù)功能的設(shè)定與需求分析制訂了全向移動機(jī)器人的導(dǎo)航策略,實現(xiàn)了行進(jìn)軌跡控制算法。針對停車機(jī)器人的功能需求,我們對控制系統(tǒng)的硬件平臺需要具備的功能要求進(jìn)行了分析,為全向移動機(jī)器人設(shè)計了一套通用性的硬件平臺。硬件平臺主要包括了主控制器和I/O模塊。主控制器作為全向移動機(jī)器人的大腦,主要實現(xiàn)運動控制算法的,與其他系統(tǒng)的通訊以及決策。I/O模塊作為輔助模塊,主要用于傳感器輸入,停車機(jī)器人外部信息輸入等功能。首先從原理圖進(jìn)行設(shè)計分析,然后進(jìn)行部分仿真驗證,最后設(shè)計PCB并制作出相應(yīng)的硬件平臺。然后通過這套硬件平臺,對全向移動機(jī)器人的運動控制與軌跡控制算法進(jìn)行驗證。最后對整套控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計進(jìn)行闡述,分別分析了主控制器與I/O模塊的整體流程框圖。并深入的分析了主控制器中的軌跡控制應(yīng)用到PID算法。最后,將我們設(shè)計的這套控制系統(tǒng)硬件平臺使用在停車機(jī)器人單機(jī)上,對硬件系統(tǒng)和我們的軟件算法進(jìn)行了驗證測試。經(jīng)過測試,整套的硬件平臺運行十分穩(wěn)定,控制算法也到達(dá)了預(yù)期設(shè)計的要求。很好的解決了全向移動機(jī)器人的控制問題。
【學(xué)位授予單位】：深圳大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TP242

【相似文獻(xiàn)】

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本文編號：1282213