多功能移动机器人运动机构及控制系统的研究与实现

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1、浙江工业大学硕士学位论文多功能移动机器人运动机构及控制系统的研究与实现摘要移动机器人是机器人领域中的—个重要分支，它是—个集环境感知、动态决策与规划、行为控制与执行等多种功能于一体的综合系统。本文以自行设计加工的移动机器人本体为对象，完成了移动机器人运动控制系统、感测导航系统、移动机械臂精密定位控制系统的软硬件设计，并对移动机器人导航策略、行波超声波电机精密定位控制等问题进行了研究。此外，本文还提出了一种新型高精度角位移传感器。本文的主要工作和研究内容如下：(1)概述了国内外移动机器人领域的研究成果

2、，并对移动机器人领域研究的热点问题进行了分析，提出了本论文的研究内容和创新点。(2)针对轮式移动机器人的移动机构展开研究，运用AUTOCAD设计了移动机器人的机械本体机构，并对机器人运动学、动力学进行了分析。在对电机、传感器、控制器选型工作的基础上，完成了控制系统总体方案设计。(3)设计了两轮差速驱动机器人运动控制系统。设计了一种新颖的基于单片机和CPLD的直流电机PWM驱动器。此外文中对双轮驱动机器人的速度位置控制进行了实验研究。(4)完成了机器人感测系统软硬件设计并进行了实验研究，对实验{浙扛工

3、业大学硕士学位论文中出现的问题进行了分析处理。(5)针对移动机器人沿墙导航中的不同问题设计了相应的控制策略并进行了实验研究。对机器人寻迹、跟踪策略进行研究。(6)通过实验研究探讨了微步控制下负载、温度对行波超声波电机的运行特性、启动特性、调速特性和步进特性的影响，揭示了其中规律。此外本章设计了基于FPGA的反应式步进电机双正弦恒频斩波新型细分控制系统。实现了机械臂的精密定位控制。(7)提出一种有较强实用价值的新型高精度角位移传感器。分析了传感器的工作原理，设计加工了传感器的本体结构，并设计了传感器接

4、口电路软硬件。本文设计的移动机器人可在线编程序、离线运行，保证了用户的参与，又实现了执行当中的自主性。该移动机器人具备了一些智能化的控制功能，并为将来移动机器人更高层次的理论与方法研究提供了—个可靠的实验平台及基础。本文提出的高精度角位移传感器、行波超声波电机微步控制系统、新型步进电机控制器除了可以应用于移动机器人外，在工业生产其它领域也具有普遍的应用价值。关键词：移动机器人，PWM驱动，超声波传感器，红外传感器，步进电机，导航策略，行波超声波电机，高精度角位移传感器浙江工业大学硬士学位论文RESE

5、ARCHANDD加PI，EN庄瓜

6、rI!棚ONOFMOVEM哐NTM匣CHANISMANDCONTROLSYSTEMOFVERS茂nI，EMOBILEROBOTABSTRACTMobilerobotisoneofimportantbranchesinthestudyofrobotics，anditisacompositesystemwhichintegratingmultifoldfunctionssuchasapperceivingenvironment，dynamicdecisionandpro

7、gramming，actioncontrollingandperforming．Thisthesistakesthemobilerobotwhichdesignedanddevelopedbyourselves，asanobjectofstudy．Thesoftwareandhardwareplatformsofmotion—controlsystem,sense—measllrementandnavigationsystem,mobile-manipulator-controlsystemared

8、esigned·Severalkeytechnologiesincludingnavigationstrategyofmobilerobot，highprecisepositioncontrolstrategyoftravelingwaveultrasonicmotoraleresearched．Moreover,thisstudyputsforwardanovelllighpreciseangulardisplacementsensor．Themajofcontentsofthisthesisar

9、egiveninthefollowingaspects：(1)Progressonresearchandapplicationofmobilerobotandthebotspotsonmobilerobotfieldaledescrfbedandanalyzed．Thecontents，浙江工业大学壤士学位论文emphasesandtechnicalinnovationpointsareadvanced．(2)TheWheel-modelmovingmechanism