履带式移动机器人嵌入式控制研究

论文摘要

嵌入式控制在机器人技术上的应用的研究是十分有意义的。航空航天技术、电子技术、计算机技术的发展,给移动机器人技术创造了良好的发展条件,机器人技术朝着高智能化的方向发展。机器人的应用领域也越来越广泛,在军事、外太空探测、医学等领域都有广泛的应用。随着高新技术产业的发展对移动机器人的智能化程度的要求也逐渐提高。移动机器人的低功耗、高性能、灵活性、可操作性受到重视,而嵌入式系统的能够很好的满足该要求。本论文首先对履带式移动机器人的移动平台进行了设计,针对该平台研制了嵌入式控制器以及其感知系统,在该嵌入式控制器上进行移动平台的运动控制系统以及远程遥操作系统的设计。本论文的主要研究工作和得到的结论如下:首先,查阅了大量国内外相关文献,了解移动机器人控制系统的研究现状,用三维虚拟样机技术完成了对履带式移动平台的设计,包括平台底层控制系统的建立;并为其研制感知系统。在此基础上设计安装嵌入式控制器,在控制器上建立嵌入式控制系统硬件。其次,对履带式移动机器人的运动进行分析,建立基于嵌入式控制器的运动控制系统,包括对对机器人的运动控制程序的设计,以及对传感器系统信息的处理。最后,给嵌入式手持设备与机器人控制器扩展出无线网络连接功能,并完成手持设备对机器人嵌入式遥操作系统,包括硬件系统与软件系统两部分。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• §1-1 课题研究背景和意义
• §1-2 移动机器人的研究现状
• §1-3 嵌入式系统发展趋势及前景
• 1-3-1 嵌入式发展趋势
• 1-3-2 嵌入式发展前景
• §1-4 课题来源与研究内容
• 第二章 履带式移动机器人
• §2-1 引言
• §2-2 履带式移动平台的设计
• 2-2-1 移动平台总体构架
• 2-2-2 电机选型
• 2-2-3 电机控制器选型
• 2-2-4 控制盒的设计
• §2-3 感知系统的建立
• §2-4 本章小结
• 第三章 嵌入式开发环境
• §3-1 引言
• §3-2 嵌入式控制器
• 3-2-1 核心板
• 3-2-2 扩展板
• 3-2-3 通讯接口
• §3-3 嵌入式操作系统
• 3-3-1 嵌入式系统特性
• 3-3-2 嵌入式系统构架
• §3-4 嵌入式开发平台
• §3-5 本章小结
• 第四章 运动控制系统
• §4-1 引言
• §4-2 控制协议的建立
• 4-2-1 运动控制协议
• 4-2-2 传感器控制协议
• §4-3 履带式移动平台的运动学分析
• §4-4 运动控制程序设计
• 4-4-1 串口通讯的实现
• 4-4-2 运动控制程序的实现
• §4-5 本章小结
• 第五章 遥操作控制系统
• §5-1 引言
• §5-2 遥操作系统概述
• §5-3 手持设备
• §5-4 遥操作程序设计
• 5-4-1 遥操作程序结构
• 5-4-2 多线程
• 5-4-3 遥操作程序的实现
• §5-5 本章小结
• 第六章 实验与调试
• §6-1 控制程序的调试
• §6-2 遥操作系统的调试
• 第七章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间所取得的相关科研成果