液下搅拌机器人的车体检测定位与路径规划

论文摘要

近年来,用水煤浆代替汽油燃烧已经应用到国民经济的各个部门,并取得了很大的经济效益,因此,研发搅拌机器人代替大型储浆罐中传统笨重的机械式搅拌装置制造水煤浆的技术,就可以提高国家水煤浆制造的现代化水平,提高经济效益,对自主移动的搅拌机器人来说,环境信息的获取和自主导航定位是其能够智能化、圆满完成预定目标和任务的关键技术之一。本文针对浆液下搅拌机器人的车体定位检测和液下行走的路径规划进行了较为系统的研究,对国内外比较常用的自主移动机器人导航定位进行了详细的比较和分析,提出了采用超声波传感器对浆液下自主移动机器人进行导航定位的思想,并详细介绍了超声波传感器的机械结构,超声脉冲信号发生器的实现原理,设计出传感导航定位的硬件布置方案,信号接收端的滤波放大处理电路,并在此基础上建立了自主导航定位数学模型。同时,提出了基于工控机/数据采集卡的实时数据采集方案,并设计出相应的软件流程和编制了上位机自主导航定位程序代码。另外,为了保证课题研究的实际应用价值,先后进行了超声波在水煤浆中的传播、数据采集和接收端处理电路的可靠性等实验,为导航定位的最终实现打下了坚实基础。相信本文的研究对相关领域的水下自主移动机器人的导航定位

论文目录

• 第一章 绪论
• 1.1 项目的提出、实现目的、研究意义
• 1.2 本课题的研究内容与主要任务书
• 1.3 自主移动机器人导航定位国内外研究现状
• 1.3.1 视觉导航定位
• 1.3.2 光反射导航定位
• 1.3.3 GPS 全球定位系统
• 1.3.4 超声波导航定位
• 1.3.5 其他方法
• 1.4 结论
• 第二章 超声波导航定位的原理与实现
• 2.1 超声波测距工作原理与硬件结构
• 2.1.1 超声波
• 2.1.2 测距基本原理
• 2.1.3 超声换能器结构
• 2.2 超声波测距技术在移动机器人导航定位中的应用
• 2.3 浆液下工作的移动搅拌机器人采用超声波导航定位的原因与可行性分析
• 2.3.1 其他可能的导航定位方法的缺陷与不足
• 2.3.2 超声波导航定位的选择原因与可行性分析
• 2.4 超声波在水煤浆中传播实验
• 2.4.1 在水煤浆中传播的实验
• 2.4.2 实验结果与分析
• 第三章 超声波导航定位的硬件结构布置与设计
• 3.1 整个导航定位系统的硬件结构以及与控制部分的关系
• 3.1.1 机器人系统硬件总体布局结构
• 3.1.2 导航定位系统硬件结构与布置
• 3.2 超声波接收发射装置在罐内的布置设计
• 3.2.1 超声波发射接收装置的布局方案选择与比较
• 3.2.2 布局的可行性分析与证明
• 3.3 信号发生与接收端的电路设计
• 3.3.1 脉冲信号发生器的原理与设计
• 3.3.2 接收端放大滤波电路的设计
• 3.3.3 用Prote1995E 制作接收端的PCB 印刷电路板
• 第四章 机器人行走路径规划与自主导航定位数学模型
• 4.1 机器人行走路径规划
• 4.1.1 小车行走路径选择与比较
• 4.1.2 所选路径的原因和合理性分析
• 4.2 自主导航与定位数学模型
• 4.2.1 移动机器人运动学原理
• 4.2.2 坐标系的建立
• 4.2.3 小车行走工况分析
• 4.2.4 自定位数学模型
• 第五章 导航定位系统的软件设计与实现
• 5.1 基于工控机/AD 转换卡的工业控制计算机系统
• 5.1.1 工业控制计算机系统
• 5.1.2 RS-232/RS-485 串口标准
• 5.1.3 PCI-1712L 数据采集卡
• 5.2 系统的软件设计与软件流程
• 5.2.1 超声波导航定位系统的软件流程
• 5.2.2 基于工控机/数据采集卡的串口数据采集技术
• 5.2.3 采用MSComm 控件进行串口编程
• 第六章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间在公开刊物上发表的学术论文目录