基于ARM的履带机器人控制系统设计

论文摘要

履带式移动机器人是一个综合性的系统,它集运动控制和执行、外界环境感知、智能规划和决策于一身,涉及到人工智能、电子电气、机械构造、计算机、传感器、自动化控制等多方面学科的研究,是现在世界上理论科学与工程实践所结合的最为活跃的学科之一,已经广泛的应用在服务、军事和工业之中。本论文应用了嵌入式相关技术、传感器采集数据技术、电机控制技术以及无线通信技术,设计了一种小型的履带式移动机器人,它具有在野外或是高危环境下收集数据并将数据传输到上位机进行处理的功能。在微处理器的选用上选择的是ARM7的LPC2132作为核心处理器;在运动结构上选用的是履带式移动装置,能够为机器人的稳定行进提供保证;系统应用了各类传感器如温度传感器、视觉传感器、红外传感器、光敏传感器以及气体传感器等作为感知和收集外界环境信息的元器件;在动力上使用的是直流电动机,它能给履带的移动以及向各方向的转动提供动力;应用了基于RF401无线通信单片机为基础的无线通信模块。控制系统采用模块化的结构设计,包含有主控模块、传感器数据采集模块、控制模块和无线通信模块,并设计了微处理器的应用电路、传感器输入输出接口电路和电机控制电路等,使机器人能够完成在控制系统方面基本的要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究背景及意义
• 1.2 课题相关领域发展现状
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.2.3 机器人的未来发展趋势
• 1.3 本文的主要研究内容
• 第2章 移动机器人控制系统总体设计
• 2.1 移动机器人系统结构
• 2.2 移动机器人的运动控制
• 2.2.1 移动方式
• 2.2.2 电机驱动控制系统
• 2.2.3 硬件实现
• 2.3 控制系统总体设计方案
• 2.3.1 移动机器人系统组成
• 2.3.2 主控平台选择
• 2.4 本章小结
• 第3章 移动机器人控制系统的硬件设计
• 3.1 控制系统硬件组成结构
• 3.2 微处理器介绍
• 3.2.1 LPC2132
• 3.2.2 LPC2132 中的功能模块
• 3.2.3 LPC2132 的应用电路
• 3.3 传感器的采集数据模块
• 3.3.1 传感器的选择
• 3.3.2 传感器数据采集电路设计
• 3.3.3 传感器输入与输出接口电路
• 3.4 电机控制电路
• 3.4.1 电子控制
• 3.4.2 L298N 型驱动器
• 3.4.3 直流电机控制电路
• 3.4.4 光电隔离电路
• 3.4.5 基于LPC2132 的直流电机控制系统
• 3.5 无线通信模块
• 3.6 控制系统整体电路图
• 3.7 本章小结
• 第4章 移动机器人控制系统的软件设计
• 4.1 ADS 集成开发环境
• 4.2 μCOS-Ⅱ 在LPC2132 上的移植
• 4.2.1 移植规则
• 4.2.2 移植μCOS-Ⅱ
• 4.2.3 移植代码应用到LPC2132
• 4.3 基于μCOS-Ⅱ 机器人控制系统软件设计
• 4.3.1 对模块的初始化
• 4.3.2 电机控制模块
• 4.3.3 寻轨模块
• 4.3.4 跟踪模块
• 4.3.5 速度控制模块
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢