基于ARM控制器的清洁机器人的研究

论文摘要

自主清洁机器人作为服务机器人的一种,能够使人们从繁重的清洁工作中解脱出来,具有广泛的应用前景。清洁机器人涉及到机械、电子和计算机等知识,是将移动机器人技术和清洁技术融为一体的高新技术产品,近年来已受到国内外的重视,成为服务机器人一个新的研究方向。本文开发了一种全自主清洁机器人并对路径规划技术进行了系统的研究。主要开展了以下几个方面的研究工作:1.在文献综述的基础上,分析了清洁机器人国内外的研究动态和发展趋势,阐述了课题的研究背景和意义,明确了论文的主要内容。2.完成了一种清洁机器人的硬件制作和底层软件的编写工作,包括机械部分和控制部分软硬件的设计和制作,重点工作是硬件电路的设计,系统软件部分设计仿真调试以及系统的组装、调试。3.设计并制作了由直流减速电机直接驱动的,以ARM芯片为核心控制器的自主清洁机器人样机。设计了外观为圆形、尺寸适合、行走灵巧的三轮式机器人移动机械平台,完成了基于LPC2131FBD的机器人测控系统电路(包括电源电路、电机驱动控制电路、脉冲编码电路、红外线探测电路、超声波测距电路、碰撞开关和键盘液晶显示电路等)的设计、制作和实际调试。4.结合清洁机器人的工作任务和实际的传感系统,提出了清洁机器人在无环境模型下基于避障的一种路径规划方案,并用C语言编程实现了机器人在局部环境下按所述路径规划方案的实际行走。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 服务机器人
• 1.2 国内外清洁机器人的研究现状
• 1.2.1 国内研究现状
• 1.2.2 国外研究现状
• 1.3 课题研究的目的与意义
• 1.4 本文内容安排
• 第二章 清洁机器人的总体设计方案
• 2.1 引言
• 2.2 机器人机械本体设计
• 2.3 总体设计
• 2.4 各功能模块实现
• 2.5 整体结构布局
• 2.6 本章小结
• 第三章 清洁机器人控制系统硬件电路设计与实现
• 3.1 电源电路
• 3.2 核心控制模块电路
• 3.3 清洁系统驱动控制电路
• 3.4 电机驱动电路
• 3.5 光电码盘信号采集电路
• 3.6 红外探测电路
• 3.7 超声波测距电路
• 3.8 碰撞开关电路
• 3.9 液晶显示及指示灯电路
• 3.10 硬件的可靠型设计
• 3.11 本章小结
• 第四章 清洁机器人控制系统软件设计与实现
• 4.1 概述
• 4.2 主要功能模块的程序设计
• 4.2.1 键盘扫描程序设计
• 4.2.2 LCD 显示程序设计
• 4.2.3 超声波测距程序设计
• 4.2.4 红外信号测障程序设计
• 4.3 PID 算法及程序实现
• 4.3.1 PID 算法的基本原理
• 4.3.2 增量式PID 算法
• 4.3.3 PID 控制算法程序实现
• 4.4 本章小结
• 第五章 清洁机器人路径规划的实现
• 5.1 概述
• 5.2 清洁机器人的全覆盖路径规划
• 5.3 清洁机器人基于避障的路径规划方案设计
• 5.3.1 坐标系的建立
• 5.3.2 沿边走算法
• 5.3.3 算法描述
• 5.3.4 方案的试验与分析总结
• 5.4 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录A
• 个人简历 在学期间发表的学术论文