本文關鍵詞：汽車底盤檢測機器人運動控制系統(tǒng)設計與實現(xiàn)　出處：《深圳大學》2016年碩士論文　論文類型：學位論文

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【摘要】：目前國內(nèi)的車輛底盤安檢主要通過車底探測鏡實現(xiàn),利用凸鏡成像技術,使用者通過手持車底探測鏡對車輛底盤進行檢查,使用者需近距離操作,用時較長,這種方式檢查效果不佳,尤其是光線不好的時候。另一種實現(xiàn)方式是建立專用的車輛底盤檢查站,相關的檢測設備固定在地面,被檢測車輛開過之后留下底盤信息,然后分析檢測,這種方式所花時間短,可迅速完成檢測,但這種方式成本較高,靈活性差。國外的車輛底盤檢查設備功能相對完善,具備錄像功能。然而不論是國內(nèi)還是國外車輛底盤檢查設備,使用者均需手持,近距離操作,這對使用者有一定的生命安全威脅,因此針對這一應用背景和市場,設計一種安全、高效,能取代人工操作的自動化汽車底盤檢查設備是非常有必要的。汽車底盤檢測機器人一方面保障了操作人員的生命安全,另一方面能有效快速的完成汽車底盤檢測。汽車底盤檢測機器人由機械部分和控制部分組成,控制部分是整個系統(tǒng)的核心,它決定了汽車底盤檢測機器人所有的動作和功能。本文在國內(nèi)外輪式移動機器人的應用、研究現(xiàn)狀及技術特點的基礎上進行了分析,然后結合本設計的需求完成了整體方案設計。詳細推導了三輪全向移動機器人運動學模型的建立,分析了直流電機的控制方法,并詳細研究了經(jīng)典比例-積分-微分(Proportion-Integration-Differentiation,PID)控制策略。本設計采用意法半導體的具有浮點運算單元的Cortex-M4系列STM32F407作為主控芯片,并圍繞其搭建了硬件控制平臺,設計了STM32主控電路和功率驅(qū)動電路,主要包括STM32最小系統(tǒng)電路、外圍接口電路、脈沖寬度調(diào)制(Pulse Width Modulation,PWM)控制的電機驅(qū)動電路和電源電路,并對各部分電路做了詳細介紹。在MDK5.17開發(fā)環(huán)境中完成了控制系統(tǒng)軟件開發(fā),實現(xiàn)了基于FreeRTOS操作系統(tǒng)的包括時鐘初始化模塊、PWM信號模塊、正交編碼模塊、定時器TIMER7模塊和串口模塊在內(nèi)的外設初始化程序設計,以及包括紅外避障模塊、PID控制算法和底盤三輪速度分解在內(nèi)的功能模塊軟件設計,并對FreeRTOS和基于STM32F407的FreeRTOS移植作了簡要介紹。最后,對系統(tǒng)進行了綜合測試。圍繞系統(tǒng)性能指標,主要包括電機閉環(huán)測試、定位誤差測試和汽車底盤檢測綜合測試,結果表明:在基于FreeRTOS操作系統(tǒng)下電機的響應時間小于0.5 s,能夠迅速到達參考速度,并且超調(diào)量只有0.9%;在0.4-0.6 m/s范圍內(nèi)運動時機器人出現(xiàn)的偏差較小,且汽車底盤檢測成像清晰,驗證了設計系統(tǒng)的可行性。
【學位授予單位】：深圳大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U472.9;TP242

【參考文獻】

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本文編號：1333226