毫米级多微机器人蚁群算法控制系统研究

论文摘要

随着微机器人技术的不断发展,多微机器人系统已经成为微机器人研究的一个热点。本文以毫米级微机器人为研究基础,并根据多微机器人协调协作系统的需求,设计实现了面向多微机器人的控制系统,为研究多微机器人系统的协调协作策略提供平台。多微机器人系统的控制体系架构是影响多微机器人系统性能的重要因素,本文在分析比较了经典控制体系结构的性能和优缺点的基础上,根据蚁群算法的具体需求,采用了兼具集中式和分布式的优点的分层式集散型控制体系架构。多微机器人的通信系统是实现多微机器人之间协调协作的基础。本文详细分析了多微机器人系统的通信需求,并比较了常用无线通信技术的优缺点,将zigbee技术应用于多微机器人的通信中,实现了多微机器人的通信网络的组建。多微机器人控制系统硬件设计上以ARM7微处理为核心,配合兼容IEEE 802.15.4标准的通信芯片CC2420实现通信硬件支持。控制系统软件采用模块化编程,实现了无信标zigbee网络协议和底层硬件驱动,为实现多微机器人协调协作策略提供支持。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 多微机器人系统研究意义
• 1.2 多微机器人系统主要研究内容
• 1.3 多微机器人系统国内外研究现状
• 1.4 课题来源和研究内容
• 1.4.1 课题来源及规划
• 1.4.2 本文的研究内容和组织结构
• 第二章 单微机器人结构和控制
• 2.1 多微机器人装配系统平台
• 2.2 单微机器人结构和控制
• 2.2.1 微机器人驱动器
• 2.2.2 微机器人手臂
• 2.2.3 全方位移动微机器人本体设计
• 2.2.4 微机器人本体控制实现
• 2.3 本章小结
• 第三章 多微机器人系统体系研究
• 3.1 蚁群算法及其典型应用
• 3.2 机器人体系结构
• 3.2.1 机器人控制体系结构的基本类型
• 3.2.2 针对毫米级为机器人的混合式分层控制体系
• 3.3 多微机器人系统的群体体系结构
• 3.3.1 群体体系结构的基本类型
• 3.3.2 分层式多微机器人群体体系结构
• 3.4 基于蚁群算法的多微机器人协调策略
• 3.5 本章小结
• 第四章 多微机器人通信子系统研究
• 4.1 多微机器人通信子系统的需求分析
• 4.2 常用无线通信技术比较
• 4.3 基于ZIGBEE 技术的通信子系统
• 4.3.1 Zigbee 协议概述
• 4.3.2 通信协议分层解析
• 4.3.3 通信系统的数据包结构
• 4.4 本章小结
• 第五章 多微机器人控制系统软硬件设计
• 5.1 基于ARM7 的控制系统硬件设计
• 5.1.1 控制系统硬件总体结构
• 5.1.2 ARM 核处理器模块设计
• 5.1.3 基于CC2420 的通信模块设计
• 5.1.4 微机器人控制模块
• 5.2 控制系统软件设计
• 5.2.1 硬件驱动实现
• 5.2.1.1 串口驱动程序
• 5.2.1.2 CC2420 驱动程序
• 5.2.2 通信网络实现
• 5.2.2.1 Zigbee 协议实现
• 5.2.2.2 PAN 网络的建立
• 5.2.2.3 通信网络的组网
• 5.3 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 本文结论和成果
• 6.2 课题前景展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表的学术论文
• 上海交通大学学位论文答辩决议书