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基于UMAC移动机器人控制系统研究

作者：李维 Publish: 2007-11-12 Hits:-

【中文题名】

基于UMAC移动机器人控制系统研究

【英文题名】

Research on Controlling System of Crawling Robot Based on UMAC

【学科专业】

机械制造及其自化

【论文级别】

硕士论文

【投稿时间】

2007-11-12

【中关键词】

移动机器人,局部域覆盖,避障,模糊控制,,

【英关键词】

moving robot,part-area coverage,obstacle avoidance,fuzzy control,

【分类导航】

工业技术>自动化技术、计算机技术>自动化技术及设备>机器人技术>机器人>智能机器人

【论文摘要】

无论是在制造业还是在非制造业,具有智能特性的移动机器人已成为国内外研究的热点。移动机器人路径规划作为移动机器人研究技术的一个重要组成部分,也成为了国内外研究热点。机器人运动环境的多变性和复杂性,决定了移动机器人控制系统研究是机器人领域的研究重点,也是实现移动机器人智能化技术的关键。本文在介绍了机器人的发展历史以及国内外研究现状的基础上,分析了机器人研究领域的若干主要研究方向,设计了移动机器人的体系结构,包括机械结构和电气结构。重点进行了移动机器人控制系统设计。控制系统采用上位机控制UMAC多轴运动控制卡,然后通过多轴控制卡控制直流电机驱动器来实现具体的直流电机控制,进一步实现移动机器人的运动控制。论文研究了一种新型的移动机器人,即局部域覆盖自主移动机器人。重点研究了这种移动机器人的路径规划及避障系统。对于局部路径规划,本文设计出一种模糊控制算法,利用模糊控制算法自身所具有的鲁棒性和基于生物学上的感知-动作的行为相结合,实现了移动机器人在局部域内的自主避障。在机器人结构方面,本文分析了各种非结构地形特征以及机器人在各种典型环境下的性能特性,并对机器人在各种情况下行走所遇到的阻力进行...

【论文题纲】

摘要	4-5
ABSTRACT	5-8
第一章绪论	8-15
1-1 引言	8-9
1-2 移动机器人技术研究现状与展望	9-10
1-2-1 国外移动机器人发展概况	9
1-2-2 国内移动机器人研究概况	9-10
1-3 移动机器人技术的主要研究方向	10-14
1-3-1 定位与导航	10-11
1-3-2 智能控制技术	11
1-3-3 多传感器融合技术	11-12
1-3-4 路径规划技术	12-13
1-3-5 移动机器人机构的研究	13-14
1-3-6 移动机器人的电源技术	14
1-4 本课题研究目的及主要内容	14-15
第二章移动机器人的体系结构	15-22
2-1 机械结构	15-17
2-1-1 手抓结构	15
2-1-2 车体主体结构	15
2-1-3 车体尾部结构	15-17
2-2 电气结构	17-19
2-2-1 电源	17
2-2-2 控制电路	17
2-2-3 传感器	17-19
2-3 直流伺服驱动机构	19-21
2-3-1 电机的参数选择	20
2-3-2 相关参数推算	20-21
2-4 本章小结	21-22
第三章移动机器人控制系统设计	22-39
3-1 控制系统结构	22-23
3-2 直流伺服系统	23-25
3-3 控制系统软件调试	25-29
3-3-1 驱动器软件调试	25-28
3-3-2 电机、驱动器和多轴控制卡的连接	28-29
3-4 UMAC多轴控制卡简介	29-38
3-4-1 UMAC控制卡的功能	30-31
3-4-2 双端口RAM（Dual Port RAM）简介	31
3-4-3 UMAC控制电机模式简介	31-32
3-4-4 控制功能的实现	32-34
3-4-5 VC++与UMAC通讯功能的实现	34-38
3-5 本章小结	38-39
第四章基于模糊控制的局部路径规划	39-52
4-1 定位研究	39-42
4-2 模糊控制的概况及理论基础	42-43
4-3 模糊控制系统的组成	43-45
4-4 移动机器人模糊控制系统的设计	45
4-5 基于模糊控制的局部路径规划算法	45-50
4-5-1 模糊控制的输入变量和输出变量	46
4-5-2 输入输出变量的量化处理	46-47
4-5-3 输入输出变量的模糊语言描述	47-49
4-5-4 模糊控制规则的语言描述	49
4-5-5 模糊控制的决策	49-50
4-5-6 清晰化处理	50
4-6 基于两轮差速的行走控制算法开发	50-51
4-7 本章小结	51-52
第五章移动机器人直线行走，爬坡，越障分析	52-58
5-1 机器人的行走特性分析	52-53
5-1-1 非结构环境的典型地形特征环境	52
5-1-2 机器人在典型地形特征环境下的性能分析	52-53
5-2 机器人行走阻力分析	53-55
5-2-1 直线行走的阻力分析	53-54
5-2-2 转向行走的阻力分析	54-55
5-2-3 爬坡行走的阻力分析	55
5-3 双履带机构越障分析	55-57
5-4 本章小结	57-58
第六章结论与展望	58-59
参考文献	59-62
致谢	62

【DOI】

LunWen.ID:2.2008.386324



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