基于嵌入式系统的轮式机器人自主导航技术的研究与实现.pdf

《基于嵌入式系统的轮式机器人自主导航技术的研究与实现.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、代号10701学号0941121819分类号TP242密级公开题（中、英文）目基于嵌入式系统的轮式机器人自主导航技术的研究与实现DesignandImplementationofAutonomousNavigationforWheeledMobileRobotbasedonEmbeddedSystem作者姓名周天指导教师姓名、职务赵建教授学科门类工学学科、专业检测技术与自动化装置提交论文日期二○一一年六月声明西安电子科技大学学位论文独创性（或创新性）声明秉承学校严谨的学分和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知

2、，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切的法律责任。本人签名：日期西安电子科技大学关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以允许采

3、用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，毕业后结合学位论文研究课题再攥写的文章一律署名单位为西安电子科技大学。（保密的论文在解密后遵守此规定）本学位论文属于保密，在年解密后适用本授权书。本人签名：日期导师签名：日期摘要摘要移动机器人自主导航主要包括环境感知与定位、路径规划、运动控制、多传感器融合等多种技术。本文针对一套自主研发的轮式机器人，研究了移动机器人的自主导航技术，设计了基于嵌入式技术的自主导航系统。系统硬件部分主要包括驱动电路子系统、机器人供电子系统、控制电路子系统和传感器子系统。系统嵌入式软件部分采用三层划分的体系结构，自顶向下依次为特征层、慎思层

4、和控制层。系统软件部分还包括了基于VC编程的，用于人机交互的系统控制PC上位机软件。全文重点介绍了路径规划、运动控制和上位机软件三部分内容。在路径规划章节中，首先比较了常用的路径规划算法，之后详细介绍了本论文所使用的路径规划算法，包括软件流程与算法实现细节，实现了在室内环境未知情况下基于二次曲线的路径规划。在运动控制章节中，首先完成了电机PI闭环调速的底层运动控制算法，实现了高精度的电机速度控制，接着详细分析比较了两种路径跟踪策略，完成了基于预瞄法的路径跟踪控制，最后对实际运动测试结果进行了分析，表明跟踪效果良好，实现了机器人平滑连贯流畅的动作控制。在上位机软件章节中

5、，介绍了人机界面功能和操作流程，分析了串口通讯和地图缩放的关键实现方法，实现了友好的人机交互。本文所做工作提高了该轮式机器人的自动化水平，为后续的研究打下了良好的软硬件基础。关键词：轮式机器人自主导航路径规划路径跟踪嵌入式AbstractAbstractAutonomousnavigationtechnologyofmobilerobotsmainlyincludesenvironmentalperception&localization,pathplanning,motioncontrol,multi-sensorfusionandothertechnologies

6、.Basedonasetofindependentlyr&dwheeledmobilerobot,thispaperstudiestheautonomousnavigationtechnologyofmobilerobots,aswellasdesigningautonomousnavigationsystembasedonembeddedsystem.Thesystemhardwaremainlyincludesdrivercircuitsubsystem,robotpowersupplysubsystem,controlcircuitsubsystemandsen

7、sorsubsystem.Theembeddedsoftwaresystemarchitecturecombinesthreelayersincludingfeaturelayer,deliberativelayerandcontrollayerfollowedbytop-down.ThesoftwaresystemalsoincludesaVChostcomputersoftwareforhuman-computerinteraction.Thispapermainlyintroducespathplanning,motioncontrolandP