本文關(guān)鍵詞：階梯攀爬機(jī)器人的控制系統(tǒng)研究

  更多相關(guān)文章： 階梯攀爬機(jī)器人 控制系統(tǒng) 模糊控制 滑�？刂� 遠(yuǎn)程控制

【摘要】：隨著機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展,各種各樣的機(jī)器人已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在各行各業(yè)當(dāng)中。近年來(lái),移動(dòng)機(jī)器人發(fā)展迅速,針對(duì)不同用途,機(jī)器人越來(lái)越向?qū)I(yè)化發(fā)展。階梯攀爬機(jī)器人作為一種專門針對(duì)樓梯環(huán)境的機(jī)器人,在助老助殘輪椅以及貨物搬運(yùn)等領(lǐng)域有很強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值,得到了國(guó)內(nèi)外研究人員的廣泛關(guān)注。其中,控制系統(tǒng)作為機(jī)器人的核心,對(duì)整個(gè)機(jī)器人的性能起到非常重要的作用。因此,設(shè)計(jì)一種專門應(yīng)用在樓宇環(huán)境中的階梯攀爬機(jī)器人,并控制它實(shí)現(xiàn)自主避障與翻越階梯,具有重要的研究?jī)r(jià)值。本文針對(duì)階梯攀爬機(jī)器人的控制系統(tǒng),進(jìn)行研究開發(fā)。通過(guò)對(duì)階梯攀爬機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)與運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)進(jìn)行分析,制定機(jī)器人的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。根據(jù)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方案,研究控制系統(tǒng)各模塊的功能原理,設(shè)計(jì)包括處理器模塊、驅(qū)動(dòng)模塊、傳感器模塊、人機(jī)交互模塊和電源模塊的階梯攀爬機(jī)器人硬件結(jié)構(gòu)�；诳刂葡到y(tǒng)的工作模式,對(duì)機(jī)器人的控制算法進(jìn)行研究。采用模糊輸出控制量與權(quán)值,權(quán)值協(xié)調(diào)控制量,使機(jī)器人能夠在實(shí)際情況下,根據(jù)檢測(cè)到障礙物或樓梯做出相應(yīng)的動(dòng)作,完成自主避障與階梯識(shí)別;并利用終端滑模控制方法,對(duì)機(jī)器人攀爬階梯過(guò)程進(jìn)行速度跟蹤控制,使控制系統(tǒng)狀態(tài)收斂于滑動(dòng)模態(tài),保證機(jī)器人平穩(wěn)地攀爬階梯。在硬件與控制方法的基礎(chǔ)上,使用Code Warrior對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行軟件程序設(shè)計(jì),并使用QT開發(fā)遠(yuǎn)程控制軟件,實(shí)現(xiàn)對(duì)階梯攀爬機(jī)器人的遠(yuǎn)程監(jiān)控。通過(guò)樣機(jī)實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證階梯攀爬機(jī)器人可以通過(guò)遠(yuǎn)程控制軟件進(jìn)行控制模式切換,實(shí)現(xiàn)自主決策與遠(yuǎn)程控制的功能。
【關(guān)鍵詞】：階梯攀爬機(jī)器人 控制系統(tǒng) 模糊控制 滑�？刂� 遠(yuǎn)程控制
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP242
【目錄】：

• 摘要8-9
• Abstract9-13
• 第1章 緒論13-20
• 1.1 機(jī)器人的發(fā)展歷程與趨勢(shì)13-15
• 1.2 服務(wù)機(jī)器人的研究現(xiàn)狀15-16
• 1.3 階梯攀爬機(jī)器人的研究現(xiàn)狀與發(fā)展16-17
• 1.4 階梯攀爬機(jī)器人控制系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀與發(fā)展17-18
• 1.5 論文研究的主要意義與內(nèi)容18-20
• 1.5.1 研究意義18-19
• 1.5.2 研究?jī)?nèi)容19-20
• 第2章 階梯攀爬機(jī)器人的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)20-24
• 2.1 引言20
• 2.2 階梯攀爬機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)20-22
• 2.3 階梯攀爬機(jī)器人控制系統(tǒng)的功能分析22
• 2.4 階梯攀爬機(jī)器人的控制方案設(shè)計(jì)22-23
• 2.4.1 階梯攀爬機(jī)器人控制系統(tǒng)的總體方案22-23
• 2.4.2 控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式23
• 2.5 本章小結(jié)23-24
• 第3章 階梯攀爬機(jī)器人的控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)24-34
• 3.1 引言24
• 3.2 階梯攀爬機(jī)器人控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)24
• 3.3 處理器模塊24-27
• 3.3.1 MC9S12XS128的功能結(jié)構(gòu)24-25
• 3.3.2 MC9S12XS128的最小系統(tǒng)25-27
• 3.4 傳感器模塊27-31
• 3.4.1 超聲波傳感器27-29
• 3.4.2 紅外傳感器29-30
• 3.4.3 霍爾傳感器30-31
• 3.5 人機(jī)交互模塊31
• 3.5.1 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信31
• 3.5.2 外設(shè)接口31
• 3.6 驅(qū)動(dòng)模塊31-33
• 3.6.1 驅(qū)動(dòng)電機(jī)31-32
• 3.6.2 舵機(jī)32-33
• 3.7 電源模塊33
• 3.8 本章小結(jié)33-34
• 第4章 階梯攀爬機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制與速度控制34-49
• 4.1 引言34
• 4.2 運(yùn)動(dòng)控制34-40
• 4.2.1 運(yùn)動(dòng)控制策略34-35
• 4.2.2 避障控制器35-37
• 4.2.3 階梯識(shí)別控制器37-39
• 4.2.4 權(quán)值公式39
• 4.2.5 仿真實(shí)驗(yàn)39-40
• 4.3 速度控制40-48
• 4.3.1 動(dòng)力學(xué)建模40-42
• 4.3.2 平穩(wěn)點(diǎn)分析42
• 4.3.3 終端滑�？刂�42-46
• 4.3.4 仿真實(shí)驗(yàn)46-48
• 4.4 本章小結(jié)48-49
• 第5章 階梯攀爬機(jī)器人控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)49-61
• 5.1 引言49
• 5.2 控制系統(tǒng)的軟件總體結(jié)構(gòu)49-50
• 5.3 控制系統(tǒng)的程序50-55
• 5.3.1 主程序50-52
• 5.3.2 中斷子程序52-53
• 5.3.3 主要功能程序53-55
• 5.4 遠(yuǎn)程控制軟件55-58
• 5.4.1 GUI設(shè)計(jì)55
• 5.4.2 遠(yuǎn)程通信與控制實(shí)現(xiàn)55-58
• 5.4.3 遠(yuǎn)程控制軟件測(cè)試58
• 5.5 樣機(jī)實(shí)驗(yàn)58-60
• 5.5.1 自主決策實(shí)驗(yàn)58-59
• 5.5.2 遠(yuǎn)程控制實(shí)驗(yàn)59-60
• 5.6 本章小結(jié)60-61
• 總結(jié)與展望61-63
• 研究總結(jié)61-62
• 研究展望62-63
• 參考文獻(xiàn)63-67
• 致謝67-68
• 附錄A 攻讀學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄68

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