輪式機(jī)器人控制技術(shù)研究

輪式機(jī)器人控制技術(shù)研究,輪式,機(jī)器人,控制,技術(shù)研究 1輪式機(jī)器人控制技術(shù)研究輪式機(jī)器人控制技術(shù)研究答辯人：張俊答辯人：張俊指導(dǎo)教師：邢超老師指導(dǎo)教師：邢超老師西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文答辯西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文答辯西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文答辯西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文答辯2答辯提綱答辯提綱l選題背景以及研究意義選題背景以及研究意義l移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)概述移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)概述l移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計(jì)移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計(jì)l算法優(yōu)化及實(shí)驗(yàn)算法優(yōu)化及實(shí)驗(yàn)3選題背景選題背景 移動(dòng)機(jī)器人是一個(gè)對(duì)外界環(huán)境高度開放的智能系統(tǒng)，能移動(dòng)機(jī)器人是一個(gè)對(duì)外界環(huán)境高度開放的智能系統(tǒng)，能夠在執(zhí)行預(yù)先給定的任務(wù)指令的同時(shí)，根據(jù)行進(jìn)中不斷感夠在執(zhí)行預(yù)先給定的任務(wù)指令的同時(shí)，根據(jù)行進(jìn)中不斷感知到的周圍局部環(huán)境信息，自主地做出各種決策，引導(dǎo)自知到的周圍局部環(huán)境信息，自主地做出各種決策，引導(dǎo)自身安全地行使到指定的目標(biāo)位置。這對(duì)解決工業(yè)中危險(xiǎn)地身安全地行使到指定的目標(biāo)位置。這對(duì)解決工業(yè)中危險(xiǎn)地區(qū)的標(biāo)本采集和故障處理等問題有著實(shí)際的指導(dǎo)意義。區(qū)的標(biāo)本采集和故障處理等問題有著實(shí)際的指導(dǎo)意義。移動(dòng)機(jī)器人控制技術(shù)是當(dāng)今自動(dòng)化領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展的熱點(diǎn)移動(dòng)機(jī)器人控制技術(shù)是當(dāng)今自動(dòng)化領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展的熱點(diǎn)之一，受到了各方面的關(guān)注。社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展和各個(gè)之一，受到了各方面的關(guān)注。社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展和各個(gè)行業(yè)對(duì)自動(dòng)化程度要求的提高，都極大地推動(dòng)了機(jī)器入技行業(yè)對(duì)自動(dòng)化程度要求的提高，都極大地推動(dòng)了機(jī)器入技術(shù)的發(fā)展。機(jī)器人的關(guān)鍵技術(shù)是機(jī)器人的控制。術(shù)的發(fā)展。機(jī)器人的關(guān)鍵技術(shù)是機(jī)器人的控制。4移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)概述移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)概述輪式移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)主要包括小車機(jī)械結(jié)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、傳感器信息采集系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、移動(dòng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)模型和路徑跟蹤等。控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方式：主從式控制。移動(dòng)機(jī)器人行駛機(jī)構(gòu)：輪式行駛移動(dòng)機(jī)器人路徑規(guī)劃：全局和局部移動(dòng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)模型：速度運(yùn)動(dòng)學(xué)模型5移動(dòng)機(jī)器人的位姿分析通過Vl和Vr分別控制兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪來決定機(jī)器人前進(jìn)速度yy6 主要論述移動(dòng)機(jī)器人的非完整約束問題、控制系統(tǒng)硬件結(jié)主要論述移動(dòng)機(jī)器人的非完整約束問題、控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)、以及各硬件及相關(guān)應(yīng)用電路的應(yīng)用。重點(diǎn)介紹硬件設(shè)計(jì)，構(gòu)、以及各硬件及相關(guān)應(yīng)用電路的應(yīng)用。重點(diǎn)介紹硬件設(shè)計(jì)，包括光電編碼盤抗干擾電路、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)、傳感器信息采包括光電編碼盤抗干擾電路、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)、傳感器信息采集系統(tǒng)、電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)及硬件的可靠性設(shè)計(jì)等。集系統(tǒng)、電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)及硬件的可靠性設(shè)計(jì)等。移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計(jì)移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)：主從式結(jié)構(gòu)單片機(jī)的最小系統(tǒng)電路：電源，復(fù)位電路，系統(tǒng)時(shí)鐘等步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元：兩相步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)軟件：VisualC+7控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)控制器硬件結(jié)構(gòu)框圖主機(jī)完成復(fù)雜計(jì)算，將處理后的數(shù)據(jù)傳遞給下位機(jī)，下位機(jī)即單片機(jī)完成對(duì) 輪式機(jī)器人的控制。8步進(jìn)電機(jī)控制圖步進(jìn)電機(jī)控制圖步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制以兩相步進(jìn)電機(jī)作驅(qū)動(dòng)單元，控制器發(fā)出脈沖信號(hào)為環(huán)形分配器提供脈沖序列，然后經(jīng)分配器分配再放大后加到步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電源的各項(xiàng)輸入端，以驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。9步進(jìn)電機(jī)控制驅(qū)動(dòng)器部分原理圖步進(jìn)電機(jī)控制驅(qū)動(dòng)器部分原理圖硬件電路設(shè)計(jì)硬件電路設(shè)計(jì)步進(jìn)電機(jī)控制驅(qū)動(dòng)器由STC89LE52RC單片機(jī)、光電耦合器、集成芯片L297和L298組成。STC89LE52RC芯片是高性能低電壓8位單片機(jī)內(nèi)置8K字節(jié)可重復(fù)擦寫的Flash閃速存儲(chǔ)器，256字節(jié)RAM，3個(gè)16位定時(shí)器，可以完成步進(jìn)電機(jī)簡(jiǎn)單控制10Visual C+運(yùn)行過程運(yùn)行過程運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)Visual C+的項(xiàng)目主要由框架窗口類(CmainFrame)應(yīng)用程序類(CtextApp)文檔類(CtextDoc)及視圖類(CtextView)構(gòu)成，當(dāng)運(yùn)行用戶應(yīng)用程序時(shí)，程序中的應(yīng)用程序類首先獲得控制權(quán)然后依次執(zhí)行以下功能：(1)做部分初始化工作；(2)調(diào)用應(yīng)用程序類的構(gòu)造函數(shù)，構(gòu)造應(yīng)用程序的唯一應(yīng)用類對(duì)象；(3)調(diào)用WinMain()函數(shù)(該函數(shù)隱藏在應(yīng)用程序框架內(nèi)部)；(4)從WinMain()函數(shù)返回后刪除應(yīng)用程序的唯一應(yīng)用類對(duì)象；(5)終止應(yīng)用程序.11速度調(diào)節(jié)速度調(diào)節(jié)算法優(yōu)化及實(shí)驗(yàn)算法優(yōu)化及實(shí)驗(yàn)圖為直線(恒定)加減速控制算法，這種加減速定位控制方式，就是通過加速、恒定高速、減速的過程使電機(jī)從一個(gè)位置運(yùn)行到另一個(gè)位置。在這個(gè)過程中，要對(duì)步進(jìn)電機(jī)的步進(jìn)過程及走的總步數(shù)進(jìn)行有效而相對(duì)精確地控制。12上下位機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸單片機(jī)通過中斷方式接收并保存，接收程序在串口中斷服務(wù)子程序中保存接收的數(shù)據(jù)到預(yù)定的存儲(chǔ)區(qū)域。中斷接收程序：13步進(jìn)電機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)控制程序：程序：?jiǎn)纹瑱C(jī)對(duì)電機(jī)單片機(jī)對(duì)電機(jī)的控制可以通的控制可以通過中斷方式過中斷方式上下位機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸14MATLAB編程編程機(jī)器人運(yùn)動(dòng)仿真機(jī)器人運(yùn)動(dòng)仿真以MATLAB輔助分析二階欠阻尼電路的零輸入相應(yīng)原理流程15期望路徑為直線，選定機(jī)器人的初始狀態(tài)，跟期望路徑為直線，選定機(jī)器人的初始狀態(tài)，跟蹤直線的坐標(biāo)的變化曲線蹤直線的坐標(biāo)的變化曲線運(yùn)行結(jié)果運(yùn)行結(jié)果16程序運(yùn)行校正圖，表示了校正后單位階躍響程序運(yùn)行校正圖，表示了校正后單位階躍響應(yīng)曲線之間的關(guān)系應(yīng)曲線之間的關(guān)系運(yùn)行結(jié)果運(yùn)行結(jié)果17總結(jié)總結(jié) 結(jié)合當(dāng)今機(jī)器人研究的發(fā)展潮流，為使機(jī)器人更具實(shí)用結(jié)合當(dāng)今機(jī)器人研究的發(fā)展潮流，為使機(jī)器人更具實(shí)用性，滿足未來的機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)廣的需要，在如下幾個(gè)方性，滿足未來的機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)廣的需要，在如下幾個(gè)方面的研究還有待加強(qiáng)：面的研究還有待加強(qiáng)：（1）移動(dòng)機(jī)器人的生命力就在于其工程應(yīng)用。后續(xù)大量的）移動(dòng)機(jī)器人的生命力就在于其工程應(yīng)用。后續(xù)大量的試驗(yàn)及由此獲得的試驗(yàn)數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)仍然是完善和提高機(jī)器人試驗(yàn)及由此獲得的試驗(yàn)數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)仍然是完善和提高機(jī)器人性能所不可缺少的。性能所不可缺少的。（2）比較性研究工作不足。也就是說與各種成熟的算法之）比較性研究工作不足。也就是說與各種成熟的算法之間的基本特性及性能特點(diǎn)的對(duì)比研究還不是十分充分，而且間的基本特性及性能特點(diǎn)的對(duì)比研究還不是十分充分，而且還缺乏用于性能評(píng)估的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試集。還缺乏用于性能評(píng)估的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試集。比較性研究工作不足。也就是說與各種成熟的算法之比較性研究工作不足。也就是說與各種成熟的算法之間的基本特性及性能特點(diǎn)的對(duì)比研究還不是十分充分，而且間的基本特性及性能特點(diǎn)的對(duì)比研究還不是十分充分，而且還缺乏用于性能評(píng)估的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試集。還缺乏用于性能評(píng)估的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試集。18感謝邢老師的辛勤指導(dǎo)!請(qǐng)各位老師批評(píng)指正!謝謝!