本文關(guān)鍵詞：面向巡檢應(yīng)用的全向輪式機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)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(jī)器人采用多種傳感器技術(shù),以輪式架構(gòu)為基礎(chǔ),機(jī)動(dòng)靈活、定位精度高。能夠?qū)崿F(xiàn)既定目標(biāo)自主定位、巡檢,準(zhǔn)確無(wú)誤地完成任務(wù),本論文巡檢機(jī)器人主要用于完成對(duì)變電站儀器設(shè)備的檢測(cè)。巡檢機(jī)器人可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備的運(yùn)營(yíng)狀況,對(duì)出現(xiàn)的異常情況能夠及時(shí)發(fā)出警報(bào),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(yùn)轉(zhuǎn),提高了變電站的運(yùn)行效率。本論文首先結(jié)合國(guó)內(nèi)外對(duì)巡檢應(yīng)用的機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)構(gòu)架及運(yùn)動(dòng)機(jī)理進(jìn)行了簡(jiǎn)單的闡述。詳細(xì)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(dòng)方式下的機(jī)器人存在的優(yōu)缺點(diǎn),設(shè)計(jì)了一種全驅(qū)全向方式運(yùn)動(dòng)的輪式機(jī)器人,構(gòu)建了運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,運(yùn)用數(shù)學(xué)公式及剛體運(yùn)動(dòng)學(xué)相關(guān)原理建立了運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程,分析了該機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)特性,為整個(gè)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)際應(yīng)用提供可靠的理論依據(jù)。本文機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)基于STM32微處理器,通過(guò)步進(jìn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向、直流電機(jī)實(shí)現(xiàn)移動(dòng),構(gòu)成全驅(qū)全向運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)。硬件電路采用模塊化設(shè)計(jì)并考慮電磁兼容性設(shè)計(jì)(EMC),軟件系統(tǒng)以PID控制算法為基礎(chǔ),通過(guò)防失步控制算法和四軸聯(lián)動(dòng)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(dǎo)下實(shí)現(xiàn)自主導(dǎo)航、智能充電、自主巡檢。該機(jī)器人方便了操作人員的工作,減少了勞動(dòng)力輸出,是變電站運(yùn)營(yíng)、管理向無(wú)人化方向發(fā)展的標(biāo)志之一
【關(guān)鍵詞】：STM32 EMC 全驅(qū)全向運(yùn)動(dòng) 四軸聯(lián)動(dòng)
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(工程管理與信息技術(shù)學(xué)院)
【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(jìn)展11-16
• 1.2.1 國(guó)外巡檢機(jī)器人研究發(fā)展現(xiàn)狀11-14
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)巡檢應(yīng)用的機(jī)器人研究發(fā)展現(xiàn)狀14-16
• 1.2.3 發(fā)展趨勢(shì)16
• 1.3 本文主要研究?jī)?nèi)容16-18
• 第二章 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)需求分析與整體方案設(shè)計(jì)18-36
• 2.1 巡檢機(jī)器人結(jié)構(gòu)與運(yùn)動(dòng)理論18-30
• 2.1.1 巡檢機(jī)器人整機(jī)組成結(jié)構(gòu)和原理18-21
• 2.1.2 巡檢機(jī)器人運(yùn)動(dòng)理論模型構(gòu)建21-27
• 2.1.3 分析模型27-30
• 2.2 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)需求分析30-31
• 2.3 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)31-35
• 2.3.1 運(yùn)動(dòng)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(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)36-48
• 3.1 供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)36-37
• 3.2 核心控制模塊設(shè)計(jì)37-40
• 3.2.1 STM32最小系統(tǒng)板設(shè)計(jì)37-39
• 3.2.2 AB相編碼器反饋電路設(shè)計(jì)39
• 3.2.3 通信電路設(shè)計(jì)39-40
• 3.3 智能功率驅(qū)動(dòng)模塊設(shè)計(jì)40-43
• 3.3.1 H橋式PWM驅(qū)動(dòng)電路41-42
• 3.3.2 電流采集電路設(shè)計(jì)42-43
• 3.4 磁編碼器模塊設(shè)計(jì)43-44
• 3.5 EMC設(shè)計(jì)44-46
• 3.6 本章小結(jié)46-48
• 第四章 機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)48-66
• 4.1 運(yùn)動(dòng)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(pán)矢量分解52-54
• 4.3 PID控制算法設(shè)計(jì)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(dòng)控制算法58-63
• 4.3.4 智能充電模塊設(shè)計(jì)63-65
• 4.4 本章小結(jié)65-66
• 第五章 系統(tǒng)測(cè)試與分析66-76
• 5.1 整機(jī)聯(lián)動(dòng)測(cè)試66-73
• 5.1.1 運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下性能分析66-71
• 5.1.2 定位功能測(cè)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(xiàn)78-82
• 致謝82-84
• 個(gè)人簡(jiǎn)歷、在學(xué)期間發(fā)表的論文與研究成果84

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本文編號(hào)：278416