本文關(guān)鍵詞：面向巡檢應(yīng)用的全向輪式機器人的運動控制系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：巡檢應(yīng)用的輪式機器人采用多種傳感器技術(shù),以輪式架構(gòu)為基礎(chǔ),機動靈活、定位精度高。能夠?qū)崿F(xiàn)既定目標自主定位、巡檢,準確無誤地完成任務(wù),本論文巡檢機器人主要用于完成對變電站儀器設(shè)備的檢測。巡檢機器人可實時監(jiān)測設(shè)備的運營狀況,對出現(xiàn)的異常情況能夠及時發(fā)出警報,提醒工作人員檢修該設(shè)備,不致出現(xiàn)安全隱患。變電站只需投入很少的人力、物力便可正常運轉(zhuǎn),提高了變電站的運行效率。本論文首先結(jié)合國內(nèi)外對巡檢應(yīng)用的機器人的運動構(gòu)架及運動機理進行了簡單的闡述。詳細介紹了以麥克納姆輪(Macanum wheel)或全方位輪為架構(gòu)的差速驅(qū)動方式下的機器人存在的優(yōu)缺點,設(shè)計了一種全驅(qū)全向方式運動的輪式機器人,構(gòu)建了運動系統(tǒng)的數(shù)學模型,運用數(shù)學公式及剛體運動學相關(guān)原理建立了運動系統(tǒng)的運動學方程,分析了該機器人的運動特性,為整個運動控制系統(tǒng)的設(shè)計和實際應(yīng)用提供可靠的理論依據(jù)。本文機器人運動控制系統(tǒng)基于STM32微處理器,通過步進電機實現(xiàn)轉(zhuǎn)向、直流電機實現(xiàn)移動,構(gòu)成全驅(qū)全向運動控制系統(tǒng)。硬件電路采用模塊化設(shè)計并考慮電磁兼容性設(shè)計(EMC),軟件系統(tǒng)以PID控制算法為基礎(chǔ),通過防失步控制算法和四軸聯(lián)動控制算法矯正四輪全驅(qū)方式的控制缺陷,提高控制系統(tǒng)的魯棒性和舒適度,使其能在電子地圖的引導下實現(xiàn)自主導航、智能充電、自主巡檢。該機器人方便了操作人員的工作,減少了勞動力輸出,是變電站運營、管理向無人化方向發(fā)展的標志之一
【關(guān)鍵詞】：STM32 EMC 全驅(qū)全向運動 四軸聯(lián)動
【學位授予單位】：中國科學院大學(工程管理與信息技術(shù)學院)
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TP242
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-18
• 1.1 研究背景與意義10-11
• 1.2 本課題的研究進展11-16
• 1.2.1 國外巡檢機器人研究發(fā)展現(xiàn)狀11-14
• 1.2.2 國內(nèi)巡檢應(yīng)用的機器人研究發(fā)展現(xiàn)狀14-16
• 1.2.3 發(fā)展趨勢16
• 1.3 本文主要研究內(nèi)容16-18
• 第二章 運動控制系統(tǒng)需求分析與整體方案設(shè)計18-36
• 2.1 巡檢機器人結(jié)構(gòu)與運動理論18-30
• 2.1.1 巡檢機器人整機組成結(jié)構(gòu)和原理18-21
• 2.1.2 巡檢機器人運動理論模型構(gòu)建21-27
• 2.1.3 分析模型27-30
• 2.2 運動控制系統(tǒng)需求分析30-31
• 2.3 運動控制系統(tǒng)整體設(shè)計31-35
• 2.3.1 運動控制系統(tǒng)組成31-32
• 2.3.2 主元器件選型分析32-35
• 2.4 本章小結(jié)35-36
• 第三章 機器人運動控制系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計36-48
• 3.1 供電系統(tǒng)設(shè)計36-37
• 3.2 核心控制模塊設(shè)計37-40
• 3.2.1 STM32最小系統(tǒng)板設(shè)計37-39
• 3.2.2 AB相編碼器反饋電路設(shè)計39
• 3.2.3 通信電路設(shè)計39-40
• 3.3 智能功率驅(qū)動模塊設(shè)計40-43
• 3.3.1 H橋式PWM驅(qū)動電路41-42
• 3.3.2 電流采集電路設(shè)計42-43
• 3.4 磁編碼器模塊設(shè)計43-44
• 3.5 EMC設(shè)計44-46
• 3.6 本章小結(jié)46-48
• 第四章 機器人運動控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計48-66
• 4.1 運動控制系統(tǒng)軟件總體架構(gòu)48-52
• 4.1.1 軟件架構(gòu)流程圖分析49-50
• 4.1.2 STM32初始化程序50
• 4.1.3 中斷服務(wù)程序分析50-52
• 4.2 底盤矢量分解52-54
• 4.3 PID控制算法設(shè)計54-65
• 4.3.1 增量式PID控制算法54-57
• 4.3.2 防失步控制算法57-58
• 4.3.3 四軸聯(lián)動控制算法58-63
• 4.3.4 智能充電模塊設(shè)計63-65
• 4.4 本章小結(jié)65-66
• 第五章 系統(tǒng)測試與分析66-76
• 5.1 整機聯(lián)動測試66-73
• 5.1.1 運動狀態(tài)下性能分析66-71
• 5.1.2 定位功能測試71-73
• 5.2 本章小結(jié)73-76
• 第六章 結(jié)論及展望76-78
• 6.1 結(jié)論76
• 6.2 展望76-78
• 參考文獻78-82
• 致謝82-84
• 個人簡歷、在學期間發(fā)表的論文與研究成果84

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