本文關(guān)鍵詞：基于CANopen協(xié)議的全向移動機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)　出處：《東南大學(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：全向移動機(jī)器人具有運動靈活、執(zhí)行效率高等優(yōu)點,廣泛應(yīng)用于裝配生產(chǎn)、倉儲物流等行業(yè)�？刂葡到y(tǒng)設(shè)計是全向移動機(jī)器人研發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)之一,隨著機(jī)器人性能要求提高,控制系統(tǒng)朝著更加智能化、開放化的方向發(fā)展。本文以麥克納姆輪式全向移動機(jī)器人為研究對象,開發(fā)基于實時操作系統(tǒng)和CANopen協(xié)議的分布式控制系統(tǒng),提高系統(tǒng)的實時性、可靠性和可擴(kuò)展性。論文的主要工作和成果如下：1.針對該型全向移動搬運機(jī)器人,以ARM處理器STM32F103為核心設(shè)計專用主控單元,集成遙控控制、平臺升降、障礙物檢測、電量監(jiān)測等功能；在原有設(shè)計基礎(chǔ)上改進(jìn)驅(qū)動單元,并基于CAN總線構(gòu)建分布式控制體系。2.移植CANopen協(xié)議,圍繞網(wǎng)絡(luò)管理報文、服務(wù)數(shù)據(jù)對象、過程數(shù)據(jù)對象、特殊功能對象進(jìn)行通訊機(jī)制分析和程序?qū)崿F(xiàn)；結(jié)合控制系統(tǒng)功能要求,設(shè)計對象字典,建立完善的主從節(jié)點通訊協(xié)議；在主控單元、驅(qū)動單元硬件平臺上分別進(jìn)行主、從節(jié)點的軟件設(shè)計,實現(xiàn)節(jié)點的初始化、狀態(tài)切換、SDO配置、PDO傳輸及NMT管理等功能,實現(xiàn)完整的CANopen應(yīng)用層協(xié)議。3.移植RTX實時操作系統(tǒng),嵌入CANopen內(nèi)核功能,基于模塊化的思想,將復(fù)雜的功能封裝成各個任務(wù),利用操作系統(tǒng)的任務(wù)調(diào)度和管理功能,實現(xiàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。4.在上述研究基礎(chǔ)上,搭建通信實驗平臺驗證系統(tǒng)性能,使用CAN分析儀監(jiān)測和分析CANopen節(jié)點通信過程及報文內(nèi)容,并在機(jī)器人上搭載本套控制系統(tǒng)進(jìn)行實物測試。試驗表明,主從節(jié)點間通信收發(fā)正常,主節(jié)點管理能力強健,機(jī)器人運行穩(wěn)定可靠,控制系統(tǒng)實時性良好。
[Abstract]:Omnidirectional mobile robot has the advantages of flexible movement and high efficiency, which is widely used in assembly production, warehousing logistics and other industries. Control system design is one of the key technologies in the development of omnidirectional mobile robot. With the improvement of robot performance requirements, the control system is developing towards more intelligent and open direction. The move to Mecanum wheel omni-directional robot as the research object, the development of distributed real-time operating system and control system based on CANopen protocol and improve the real-time, reliability and scalability of system. The main work and achievements are as follows: 1. according to the type of omnidirectional mobile handling robot based on ARM processor STM32F103 as the core design for the main control unit, remote control, integrated platform lifting, obstacle detection, power monitoring and other functions; drive unit improvement based on original design, and construction of distributed control system based on CAN bus. 2. transplant CANopen protocol, network management, message service around the data object, process data object, special function object communication mechanism analysis and program implementation; combined with the functions of control system, the design of object dictionary, the establishment and perfection of the master-slave node communication protocol; the main control unit, drive unit hardware platform were the main, from the software design node, realize node initialization, state switching, SDO configuration, PDO transmission and NMT management functions, the realization of the CANopen application layer protocol integrity. 3., transplant RTX real-time operation system and embedded CANopen kernel function. Based on modularization idea, encapsulate complex functions into various tasks, and realize the stable operation of the system by using the task scheduling and management functions of the operation system. 4., on the basis of the above research, we set up a communication experimental platform to verify the performance of the system. We use CAN analyzer to monitor and analyze the CANopen node communication process and message content, and carry out the physical test on the robot with this control system. The test shows that the communication between master and slave nodes is normal, the management ability of the main node is strong, the robot is running stable and reliable, and the real-time performance of the control system is good.
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TP242

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本文編號：1347247