基于实时操作系统的移动机器人控制平台的研究

论文摘要

智能移动机器人技术是传感技术、控制技术、信息处理技术、机械加工技术、电子技术、计算机技术等多门技术相结合的成果,它是机器人技术领域中的一个重要分支。越来越多的移动机器人应用到不同的领域,如军事机器人、医疗机器人、助残机器人、清洁机器人以及各种娱乐机器人等。本论文借鉴实验室的Pioneer 2移动机器人平台的设计方案,结合实际需要,自主设计出一套智能移动机器人平台,并以此平台为基础,对多传感器系统的信息融合进行初步地研究。本论文主要包括移动机器人平台及其控制系统的总体设计和基于多传感器融合信息的移动机器人避障策略的研究。在移动机器人的系统总体设计中,分别详细介绍了移动机器人平台的决策系统,无线通信系统,运动控制系统和超声波传感器测距系统等组成部分。本论文重点进行控制系统的软件和硬件设计。硬件设计主要完成两部分:基于主控制器LPC2292的车载控制系统和基于S3C2410实验箱的遥控平台系统。车载控制系统包括步进电机驱动模块、超声波传感器信号采集模块以及无线和有线通讯模块。软件设计部分包括:多路超声波信号采集及发送;在车载主控制器中嵌入实时操作系统μC/OS-Ⅱ,完成来自CAN总线的数据接收,通过无线数据传输模块发送到遥控平台,同时,实时接收来自遥控平台的控制命令,进而控制小车动作;在遥控平台中嵌入Windows CE实时操作系统,开发一个可视化界面,并实现接收数据信息的显示和发送车载系统控制命令。另外,基于移动机器人平台,通过模糊算法融合超声波传感器距离信息进行避障策略的研究。最后,对所取得的成果和设计中的不足进行了概括和总结,展望了移动机器人未来研究方向。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 移动机器人的概述
• 1.2 嵌入式操作系统在移动机器人中的应用
• 1.3 选题的意义和主要研究内容
• 1.4 本论文研究内容的安排
• 2 移动机器人平台总体设计
• 2.1 通用移动机器人设计概述
• 2.2 移动机器人车体结构的选择
• 2.3 超声波传感器的选择
• 2.4 本文移动机器人控制系统平台的建立
• 2.5 移动机器人软件平台的构建
• 3 移动机器人车载控制系统设计
• 3.1 控制器芯片的选择及介绍
• 3.2 电源模块的总体设计
• 3.3 超声波模块控制器的设计
• 3.4 主控制器硬件设计
• 3.5 超声波控制器软件实现
• 3.6 主控制器软件实现
• 4 基于S3C2410的遥控平台设计
• 4.1 遥控平台硬件设计及结构图
• 4.2 基于S3C2410的遥控平台硬件简介
• 4.3 无线数据传输模块FC-201/E简介
• 4.4 基于JXARM9-2410-1平台的Window CE移植
• 4.5 遥控器软件编程实现
• 4.6 遥控平台的测试结果
• 5 移动机器人避障策略的研究
• 5.1 模糊控制理论简介
• 5.2 模糊控制器的基本结构
• 5.3 模糊推理
• 5.4 基于超声波传感器测距的机器人模糊避障控制规则
• 5.5 模糊避障输出表建立
• 5.6 非模糊化
• 5.7 实验结果
• 6 总结与展望
• 6.1 论文总结
• 6.2 未来展望
• 致谢
• 参考文献