【摘要】：目前，在工程現(xiàn)場(chǎng)及科技探索的大多數(shù)惡劣環(huán)境和危險(xiǎn)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(xiǎn)性高，作業(yè)局限性等因素導(dǎo)致了對(duì)具有自主引導(dǎo)功能機(jī)器人的研究和開發(fā)。而當(dāng)前，自主引導(dǎo)機(jī)器人的研究更多的是在較低層次的嵌入式系統(tǒng)上進(jìn)行開發(fā)和設(shè)計(jì)，所以存在著功能比較單一，可擴(kuò)展性不強(qiáng)等問(wèn)題，使自主引導(dǎo)機(jī)器人不能更加智能化的完成更多更復(fù)雜任務(wù)。 對(duì)此，本文從機(jī)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(jī)器人的大腦，并以針對(duì)自主尋跡機(jī)器人在白色跑道的黑色跟蹤線上行進(jìn)時(shí)的快速性和穩(wěn)定性進(jìn)行研究，構(gòu)建了智能機(jī)器人的視覺(jué)導(dǎo)引系統(tǒng)，設(shè)計(jì)并開發(fā)了尋跡機(jī)器人的各個(gè)硬件模塊，對(duì)機(jī)器人舵機(jī)轉(zhuǎn)向進(jìn)行建模分析，并以機(jī)器人的機(jī)體軸線相對(duì)于路徑中心線的方向偏差和側(cè)向位置偏差作為輸入，為舵機(jī)的轉(zhuǎn)向設(shè)計(jì)了一個(gè)模糊控制器，對(duì)機(jī)器人的速度控制進(jìn)行建模分析，并為機(jī)器人的速度控制設(shè)計(jì)了一個(gè)經(jīng)典PID控制器和一個(gè)基于單神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的PID控制器。移植了Linux2.6內(nèi)核到S3C2440芯片中，同時(shí)移植了BIOS啟動(dòng)程序Uboot，制作了JFFS2根文件系統(tǒng)，并根據(jù)機(jī)器人的硬件設(shè)計(jì)完成了基于Linux2.6內(nèi)核的驅(qū)動(dòng)程序和應(yīng)用程序，最后對(duì)尋跡機(jī)器人在不同的控制算法下進(jìn)行了測(cè)試、比較以及分析。 本文將嵌入式Linux操作系統(tǒng)應(yīng)用到了自主尋跡機(jī)器人中，通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明，采用CCD攝像頭采集到的路面信息輸入到機(jī)器人后，機(jī)器人能夠快速和平穩(wěn)地完成自主尋跡和跟蹤任務(wù)，通過(guò)在真實(shí)環(huán)境中對(duì)機(jī)器人速度控制的兩種算法進(jìn)行的測(cè)試和比較，證明了在多彎道情況下，機(jī)器人的速度在單神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)PID控制下能夠控制得更好。
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號(hào)】：TP242;TP368.1
【圖文】：

第二章 自主式尋跡機(jī)器人總體設(shè)計(jì)2.1 自主機(jī)器人主體設(shè)計(jì)本文所研究的自主式尋跡機(jī)器人主要應(yīng)用在平整地面的室內(nèi)環(huán)境中。機(jī)器人主體類似于小型的四輪車，采用車輪驅(qū)動(dòng)方式，兩后輪是驅(qū)動(dòng)輪，由直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)，兩前輪是轉(zhuǎn)向輪，通過(guò)連桿連接到舵機(jī)。月球車與上位機(jī)的通信使用了 WiFi 無(wú)線局域網(wǎng)，傳輸速度快，通信距離遠(yuǎn)。實(shí)驗(yàn)車道底色為白色，標(biāo)有黑色中心線。以機(jī)器人尋跡行駛的速度和穩(wěn)定性以及智能性作為評(píng)價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)。它的上面搭載的是開源免費(fèi)的 Linux 嵌入式操作系統(tǒng)的源代碼，通過(guò)該系統(tǒng)平臺(tái)來(lái)驅(qū)動(dòng)各個(gè)硬件設(shè)備的正常運(yùn)行，例如：WiFi 無(wú)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(shè)計(jì)框圖見(jiàn)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(jī)器人前方的徑向距離測(cè)性能。由于舵機(jī)具有延時(shí)性，如果機(jī)器人前瞻做出調(diào)整，從而使得機(jī)器人以最優(yōu)控制策略通過(guò)性能。如果探出距離過(guò)長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致整個(gè)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(dāng)然如果就會(huì)比較理想。光電反射管陣列檢測(cè)路徑的方法主要具有如下的道路信息少，一般只能檢測(cè)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(jī)觀測(cè)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(xiàn)】

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本文編號(hào)：2734112