【摘要】：目前，在工程現(xiàn)場及科技探索的大多數(shù)惡劣環(huán)境和危險環(huán)境中仍然使用人工操作的方式，由于其操作難度大，危險性高，作業(yè)局限性等因素導致了對具有自主引導功能機器人的研究和開發(fā)。而當前，自主引導機器人的研究更多的是在較低層次的嵌入式系統(tǒng)上進行開發(fā)和設計，所以存在著功能比較單一，可擴展性不強等問題，使自主引導機器人不能更加智能化的完成更多更復雜任務。 對此，本文從機器人的自主性出發(fā)，采用嵌入式MCU芯片作為主控芯片，以移植的Linux操作系統(tǒng)作為機器人的大腦，并以針對自主尋跡機器人在白色跑道的黑色跟蹤線上行進時的快速性和穩(wěn)定性進行研究，構建了智能機器人的視覺導引系統(tǒng)，設計并開發(fā)了尋跡機器人的各個硬件模塊，對機器人舵機轉(zhuǎn)向進行建模分析，并以機器人的機體軸線相對于路徑中心線的方向偏差和側向位置偏差作為輸入，為舵機的轉(zhuǎn)向設計了一個模糊控制器，對機器人的速度控制進行建模分析，并為機器人的速度控制設計了一個經(jīng)典PID控制器和一個基于單神經(jīng)元網(wǎng)絡的PID控制器。移植了Linux2.6內(nèi)核到S3C2440芯片中，同時移植了BIOS啟動程序Uboot，制作了JFFS2根文件系統(tǒng)，并根據(jù)機器人的硬件設計完成了基于Linux2.6內(nèi)核的驅(qū)動程序和應用程序，最后對尋跡機器人在不同的控制算法下進行了測試、比較以及分析。 本文將嵌入式Linux操作系統(tǒng)應用到了自主尋跡機器人中，通過實驗證明，采用CCD攝像頭采集到的路面信息輸入到機器人后，機器人能夠快速和平穩(wěn)地完成自主尋跡和跟蹤任務，通過在真實環(huán)境中對機器人速度控制的兩種算法進行的測試和比較，證明了在多彎道情況下，機器人的速度在單神經(jīng)元網(wǎng)絡PID控制下能夠控制得更好。
【學位授予單位】：西安電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2011
【分類號】：TP242;TP368.1
【圖文】：

第二章 自主式尋跡機器人總體設計2.1 自主機器人主體設計本文所研究的自主式尋跡機器人主要應用在平整地面的室內(nèi)環(huán)境中。機器人主體類似于小型的四輪車，采用車輪驅(qū)動方式，兩后輪是驅(qū)動輪，由直流電機驅(qū)動，兩前輪是轉(zhuǎn)向輪，通過連桿連接到舵機。月球車與上位機的通信使用了 WiFi 無線局域網(wǎng)，傳輸速度快，通信距離遠。實驗車道底色為白色，標有黑色中心線。以機器人尋跡行駛的速度和穩(wěn)定性以及智能性作為評價的標準。它的上面搭載的是開源免費的 Linux 嵌入式操作系統(tǒng)的源代碼，通過該系統(tǒng)平臺來驅(qū)動各個硬件設備的正常運行，例如：WiFi 無線網(wǎng)卡、CCD攝像頭、紅外循跡傳感器和紅外蔽障傳感器。系統(tǒng)總體設計框圖見圖 2.1。

圖 2.2 紅外光電傳感器方案出距離是指光電傳感器離機器人前方的徑向距離測性能。由于舵機具有延時性，如果機器人前瞻做出調(diào)整，從而使得機器人以最優(yōu)控制策略通過性能。如果探出距離過長會導致整個系統(tǒng)重心前不夠而出現(xiàn)打滑甚至行使不穩(wěn)定現(xiàn)象。當然如果就會比較理想。光電反射管陣列檢測路徑的方法主要具有如下的道路信息少，一般只能檢測路徑的中心位置；固定位置的限制，紅外光電反射管只能安裝在機觀測的前瞻性差；受到環(huán)境光線的干擾。像頭數(shù)據(jù)采集方案

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

1 劉偉平,毛玉良,潘純;嵌入式Linux下硬件中斷驅(qū)動程序的開發(fā)[J];航空精密制造技術;2003年03期

2 金晟,傅建中,陳子辰;基于ARM的嵌入式數(shù)控系統(tǒng)設計[J];機電工程;2005年02期

3 姜山,程君實,陳佳品,包志軍,馬培蓀;基于多目標遺傳算法的仿人機器人中樞神經(jīng)運動控制器的設計[J];機器人;2001年01期

4 馬培蓀,鄭偉紅;四足步行機器人模糊神經(jīng)網(wǎng)絡控制[J];機器人;1997年01期

5 馬宏緒,張彭,張良起;兩足步行機器人動態(tài)步行姿態(tài)穩(wěn)定性及姿態(tài)控制[J];機器人;1997年03期

6 包志軍,馬培蓀,姜山,程君實,王春雨;從兩足機器人到仿人型機器人的研究歷史及其問題[J];機器人;1999年04期

7 吳嫻;嵌入式Linux文件系統(tǒng)的設計和實現(xiàn)[J];計算機工程與應用;2005年09期

8 甘嵐,劉寧鐘;基于亞像素邊緣檢測的二維條碼識別[J];計算機工程;2003年22期

9 西軍;具有人類特點的機器人——日本開發(fā)機器人的最終目標[J];科技成果縱橫;1998年05期

10 鄭偉紅，馬培蓀，陳佳品;模糊神經(jīng)網(wǎng)絡在四足步行機器人控制中的應用[J];上海交通大學學報;1996年01期

相關碩士學位論文 前7條

1 劉彩虹;智能小車路徑跟蹤技術的研究[D];浙江大學;2007年

2 葛鵬飛;基于CCD的自主式機器人尋跡方法研究及實現(xiàn)[D];東華大學;2008年

3 胡杰;基于16位單片機MC9S12DG128智能模型車系統(tǒng)開發(fā)研究[D];武漢理工大學;2008年

4 華金;基于ARM嵌入式運動控制器的研究與開發(fā)[D];浙江工業(yè)大學;2008年

5 徐建洪;基于S3C2410的嵌入式智能車控制系統(tǒng)設計[D];南京理工大學;2008年

6 龐曉宇;移動機器人視覺導航系統(tǒng)的研究[D];西安理工大學;2008年

7 王倩;基于視覺導航的模型車自主行駛研究[D];南京航空航天大學;2007年

本文編號：2734112