轮式机器人控制技术研究

摘要

移动机器人在军事和国民经济领域有着广泛的应用前景。移动机器人运动控制技术作为机器人学的一个重要分支，是一项具有多年历史而且具有广泛应用前景的技术。在查阅大量资料的基础上，分析了移动机器人运动控制技术特点及发展现状，研究并设计了两轮驱动的机器人运动控制系统。移动机器人的位置和姿态识别是移动机器人运动控制系统中的一个最基本的问题。本文根据两轮差速驱动机器人的运动学方程，采用了一种简洁实用的航位推算公式。这种方法可以在性能较高的微处理器中采用，进行实时推算，具有一定的效率优势。

移动机器人运动控制结构决定了它的运动能力。本文采用主从式控制结构，

即由主机完成复杂运算并将处理后的数据传递给从机，由从机完成小车本体的控

制，从机通过数控插补技术来实现机器人小车两驱动轮的联动；由运动函数构成

的运动控制源程序在PC机编写，经编译生成相应的目标代码并通过串口发送到从机，从机的功能一是接收来自主机的数据和命令，二是根据主机发送的数据执行

插补运算并驱动电机。从机是以STC89LE52为核心的运动控制器，利用STC89LE52

芯片的控制功能，实现了移动机器人两驱动电机的控制。由从机构成的运动控制

器，成本低，功能强，使用方便，而具有十分广阔的应用前景。

关键词：运动控制，航迹推算，插补，步进电机，单片机

Abstract

...

Key words：motion, control course, calculation, nterpolating,stepping,motor, micro-controlle

目录

第一章 绪论 1

1.1题目的来源及研究意义 1

1.2移动机器人国内外的研究历史与现状 2

第二章 移动机器人系统概述 5

2.1移动机器人控制系统结构 5

2.2移动机器人传感器技术 5

2.3移动机器人感知系统 7

2.4移动机器人路径规划技术 10

2.4.1移动机器人的全局路径规划 11

2.4.2移动机器入的局部路径规划 12

2.5移动机器人运动学模型 13

2.6移动机器人航迹推算 15

2.7本章小结 16

第三章 移动机器人系统设计 18

3.1控制系统硬件结构 18

3.2单片机的最小系统电路 20

3.3步进电机驱动单元 22

3.5本章小结 28

第四章 算法优化及实验 29

4.1速度调节 29

4.2平面运动速度 30

4.3上下位机的数据传输实验 31

4.4 机器人运动仿真 32

4.4.1 MATLAB编程 32

4.4.2运行结果 33

4.5本章小结 37

第五章 结束语 38

5.1总结 38

参考文献 39

致谢 42