【正文】 品換代的頻繁變化， FAS 的構(gòu)形發(fā)生了很大變化，發(fā)達(dá)工業(yè)國(guó)家已出現(xiàn)了動(dòng)態(tài)可重構(gòu)形的柔性裝配系統(tǒng)，在這類(lèi)系統(tǒng)中，眾多的具有避障功能的移動(dòng)機(jī)器人代替了通用的傳送帶。 移動(dòng)機(jī)器人控制系統(tǒng)研究 第 6 頁(yè) 共 54 頁(yè) 論文研究的意義和主要內(nèi)容 論文研究的意義在于： 移動(dòng)機(jī)器人是新生的計(jì)算機(jī)控制領(lǐng)域中的最年輕一代，并在 1985 年后成為此領(lǐng)域中的主角，被廣泛應(yīng)用于社會(huì)生活的各方各面。同時(shí)，研究自然界各種生物的覓食、定位及路徑跟蹤等生態(tài)策略，醬人類(lèi)所不及的生物特長(zhǎng)賦予機(jī)器人，研制如機(jī)器狗，機(jī)器蛇，機(jī)器貓和機(jī)器魚(yú)等各種仿生機(jī)器人 。 移動(dòng)機(jī)器人的發(fā)展前景 目前影響智能移動(dòng)機(jī)器人技術(shù)研究的主要因素有：導(dǎo)航、定位、通信、傳感技術(shù)和運(yùn)動(dòng)控制策略等。 多傳感器信息融合方面的研究 移動(dòng)機(jī)器人的多傳感器信息融合技術(shù)的研究始于 20世紀(jì) 80年代。根據(jù)機(jī)器人對(duì)環(huán)境信息知道的程度不同，可分為兩種類(lèi)型：環(huán)境信息完全知道的全局路徑規(guī)劃；環(huán)境信息部分未知甚至完全未知，移動(dòng)機(jī)器人通過(guò)傳感器實(shí)時(shí)地對(duì)的工作環(huán)境進(jìn)行探測(cè)，以獲取障礙物的位置、形狀和尺寸等信息進(jìn)行的局部路徑規(guī)劃。三角測(cè)量法是路標(biāo)定位常用的方法，機(jī)器人在同一點(diǎn)探測(cè)到 3 個(gè)路標(biāo)，并通過(guò)三角幾何運(yùn)算，可確定 機(jī)器人在工作環(huán)境中的坐標(biāo)。 定位 作為移動(dòng)機(jī)器人導(dǎo)航最基本環(huán)節(jié)，定位是確定機(jī)器人在二維工作環(huán)境中相對(duì)于全局坐標(biāo)的位置姿態(tài)。 Figaro Engineering ，被廣泛用于氣味導(dǎo)航實(shí)驗(yàn)。它將圖像特征的變化與機(jī)器人的位置變化對(duì)應(yīng)起來(lái)， 通過(guò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練來(lái)近似特征雅克比矩陣的逆陣。利用視覺(jué)探測(cè)路標(biāo)來(lái)完成機(jī)器人導(dǎo)航，涉及視覺(jué)導(dǎo)航中邊緣銳化、特征提取等圖像處理方法計(jì)算量大，實(shí)時(shí)性差始終是一個(gè)瓶頸問(wèn)題。因此，陸標(biāo)探測(cè)的穩(wěn)定性 和魯棒性是研究的主要問(wèn)題。 路標(biāo)導(dǎo)航是事先將環(huán)境中的一些特殊景物作為路標(biāo)，機(jī)器人在知道這些路標(biāo)在環(huán)境中的坐標(biāo)、形狀等特征的前提下，通過(guò)對(duì)路標(biāo)的探測(cè)來(lái)確定自身的位置。本論文進(jìn)論述陸地移動(dòng)機(jī)器人。機(jī)器人通過(guò)裝配的信息獲取手段，獲得外部環(huán)境信息，實(shí)現(xiàn)自我定位，判定自身狀態(tài)，規(guī)劃并執(zhí)行下一步動(dòng)作。所謂移動(dòng)機(jī)器人，就是一種高度自規(guī) 劃、自組織、自適應(yīng)能力，適合在復(fù)雜非結(jié)構(gòu)化環(huán)境中工作的機(jī)器人。 5）機(jī)器人是人造的機(jī)械電子裝 。但歸結(jié)起來(lái)，機(jī)器人具有以下特點(diǎn)： 1）機(jī)器人的動(dòng)作機(jī)構(gòu)類(lèi)似于人或人的某些部位。華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 I 頁(yè) 共 54 頁(yè) 目錄 第 1章 緒 論 .................................................................. 1 引言 ........................................................................ 1 移動(dòng)機(jī)器人的分類(lèi) ............................................................. 2 移動(dòng)機(jī)器人相關(guān)的主要技術(shù) ..................................................... 2 導(dǎo)航 .................................................................... 2 定位 .................................................................... 3 路徑 規(guī)劃 ............................................................... 4 多傳感器信息融合方面的研究 .............................................. 4 移動(dòng)機(jī)器人的發(fā)展前景 ......................................................... 5 論文研究的意義和主要內(nèi)容 ..................................................... 6 小結(jié) ........................................................................ 6 第 2章 移動(dòng)機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)與運(yùn)動(dòng)學(xué)模型 .............................................. 7 引言 ........................................................................ 7 移動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇 .............................................................. 7 移動(dòng)機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu) ......................................................... 8 驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選型 .............................................................. 8 主動(dòng)輪 驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率的確定 ................................................. 8 電機(jī)的選擇 ............................................................. 11 移動(dòng)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型 ...................................................... 14 非完整約束與非完整系統(tǒng) .................................................. 14 非完整系統(tǒng)的可控性 ...................................................... 15 非完整系統(tǒng)與鏈?zhǔn)较到y(tǒng)的轉(zhuǎn)換 .............................................. 16 運(yùn)動(dòng)學(xué)模型 ............................................................. 16 移動(dòng)機(jī)器人控制系統(tǒng)研究 第 II 頁(yè) 共 49 頁(yè) 小結(jié) ........................................................................ 19 第 3章 移動(dòng)機(jī)器人的路徑規(guī)劃 ....................................................... 20 引言 ........................................................................ 20 路徑規(guī)劃方案 ................................................................ 20 路徑設(shè)計(jì) ................................................................... 20 時(shí)的路徑設(shè)計(jì) .................................................... 21 時(shí)的路徑設(shè)計(jì) .................................................... 22 ................................................................ 23 ........................................................................ 26 第 4章 移動(dòng)機(jī)器人控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) ............................................... 26 ...................................................... 26 ................................................................ 27 ...................................................... 28 ATmega8515L 微控制器特點(diǎn) ................................................ 28 ATmega8515L微控制器的引腳配置圖及其定義 ................................. 29 ATmega8515L微控制器的指令系統(tǒng) ........................................... 31 .................................................................... 32 ................................................................ 36 光電編碼器測(cè)速模塊 .......................................................... 40 光電編碼器鑒相的方法 .................................................... 41 移動(dòng)機(jī)器人驅(qū)動(dòng)輪線(xiàn)速度的測(cè)量 ............................................ 42 系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì) .............................................................. 46 影響系統(tǒng)可靠性的因素 .................................................... 46 應(yīng)對(duì)的措施 .............................................................. 46 華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 III 頁(yè) 共 54 頁(yè) 小結(jié) ....................................................................... 47 第 5章 移動(dòng)機(jī)器人控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) ............................................... 48 ....................................................................... 48 移動(dòng)機(jī)器人軟件的總體設(shè)計(jì) .................................................... 48 程序設(shè)計(jì) ................................................................... 49 外部中斷子程序 ......................................................... 49 避障子程序設(shè)計(jì) ......................................................... 50 PWM初始化子程序 ........................................................ 51 電機(jī)控制子程序 ......................................................... 52 程序編譯環(huán)境與燒錄 .......................................................... 52 CVA軟件介紹 ............................................................ 52 .............................................................. 53 小結(jié) ....................................................................... 53 第 6章 結(jié)論 ...................................................................... 54 論文成果小結(jié) ............................................................... 54 展望 ....................................................................... 54 參考文獻(xiàn) ......................................................................... 55 致謝 ..