本文關(guān)鍵詞：應急響應地面移動機器人控制系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的機械化,農(nóng)村剩余勞動力向城市轉(zhuǎn)移,城市人口密度增大,一旦城市中發(fā)生突發(fā)事件,如地震、火災等,將嚴重威脅人們的生命安全。本文針對處理城市突發(fā)事件的六履帶四擺臂履帶式移動機器人,設(shè)計機器人的控制系統(tǒng),并實現(xiàn)機器人的遙操作。首先,簡要介紹了六履帶四擺臂履帶式移動機器人本體結(jié)構(gòu),并對機器人越障能力進行分析,包括越障高度分析、攀爬斜坡分析、跨越溝道分析。對機器人進行運動學分析,為后文機器人控制策略提供理論支持。通過判斷機器人的質(zhì)心能否越過障礙物重要邊線來確定機器人的越障能力。機器人的質(zhì)心及其外形輪廓在斜面上的投影有共同的交點時,機器人能夠自穩(wěn)定,不會發(fā)生側(cè)翻。其次,設(shè)計機器人控制系統(tǒng)的硬件。為滿足機器人的遙操作控制,本文將機器人的地面站設(shè)計為兩個:一個地面站用于研究階段機器人調(diào)試,一個地面站用于實際運用中實現(xiàn)遙操作。對機器人的電機選型、電機驅(qū)動器選型和EtherCAT網(wǎng)絡(luò)搭建方法作了詳細說明。再次,設(shè)計機器人控制系統(tǒng)的軟件。介紹EtherCAT網(wǎng)絡(luò)通信的特點。在QNX實時操作系統(tǒng)上實現(xiàn)EtherCAT網(wǎng)絡(luò)通信,并設(shè)計機器人的控制軟件。運用模塊化的思想,將機器人的控制程序分成七個模塊:通信模塊、協(xié)議解析模塊、驅(qū)動器通信模塊、算法模塊、姿態(tài)位置數(shù)據(jù)模塊、鍵盤控制模塊、數(shù)據(jù)狀態(tài)信息模塊。各個模塊之間通過共享內(nèi)存的方式進行通信,保證了各個模塊之間能夠同時共享數(shù)據(jù),并對數(shù)據(jù)進行處理。在單個模塊中又通過線程成的方法對進程進行細化,保證程序的獨立性和可移植性。最后,實驗測試。通過調(diào)試地面站通信測試、遠程地面站通信測試、電機位置控制測試和綜合測試,結(jié)果表明該機器人控制系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠,滿足設(shè)計要求。
【關(guān)鍵詞】：履帶式機器人 QNX EtherCAT網(wǎng)絡(luò) 遙操作
【學位授予單位】：沈陽理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TP242
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 緒論11-19
• 1.1 課題研究背景及意義11-12
• 1.2 移動機器人研究現(xiàn)狀12-17
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀13-16
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀16-17
• 1.3 論文的主要內(nèi)容和章節(jié)安排17-19
• 第2章 移動機器人運動能力分析19-28
• 2.1 機器人本體結(jié)構(gòu)介紹19-20
• 2.2 六履帶四擺臂移動機器人越障能力分析20-26
• 2.2.1 六履帶四擺臂移動機器人的質(zhì)心21-23
• 2.2.2 機器人越障高度分析23-24
• 2.2.3 機器人攀爬斜坡分析24-25
• 2.2.4 機器人跨越溝道分析25-26
• 2.3 機器人運動學分析26-27
• 2.4 本章小結(jié)27-28
• 第3章 機器人控制系統(tǒng)設(shè)計28-44
• 3.1 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計28-31
• 3.1.1 控制系統(tǒng)硬件總體設(shè)計28-29
• 3.1.2 電源分配29-31
• 3.1.3 數(shù)據(jù)傳輸結(jié)構(gòu)31
• 3.2 機器人本體控制器31-32
• 3.3 機器人行駛阻力分析與電機選型32-37
• 3.3.1 機器人行駛阻力分析32-33
• 3.3.2 電機選型33-35
• 3.3.3 編碼器選型35-37
• 3.4 驅(qū)動器選擇37-40
• 3.4.1 ELMO電機驅(qū)動器介紹37-39
• 3.4.2 ELMO電機驅(qū)動器接口電路設(shè)計39-40
• 3.5 電機驅(qū)動器參數(shù)配置40-42
• 3.6 EtherCAT網(wǎng)絡(luò)搭建連線方法42-43
• 3.7 本章小結(jié)43-44
• 第4章 機器人軟件系統(tǒng)設(shè)計44-69
• 4.1 工業(yè)現(xiàn)場總線EtherCAT網(wǎng)絡(luò)通信44-46
• 4.1.1 TCP通信與EtherCAT通信44-45
• 4.1.2 EtherCAT主站網(wǎng)絡(luò)配置45-46
• 4.2 軟件系統(tǒng)設(shè)計46-53
• 4.2.1 操作系統(tǒng)選擇46-49
• 4.2.2 QNX系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境49
• 4.2.3 進程與線程的關(guān)系49-51
• 4.2.4 進程間通信51-52
• 4.2.5 中斷服務52-53
• 4.3 控制系統(tǒng)軟件模塊化設(shè)計53-68
• 4.3.1 軟件總體設(shè)計53-57
• 4.3.2 通信模塊57-59
• 4.3.3 協(xié)議解析模塊59-60
• 4.3.4 驅(qū)動器通信模塊60-63
• 4.3.5 算法模塊63-66
• 4.3.6 姿態(tài)位置數(shù)據(jù)模塊66-67
• 4.3.7 鍵盤控制模塊67
• 4.3.8 數(shù)據(jù)狀態(tài)信息模塊67-68
• 4.4 本章小結(jié)68-69
• 第5章 綜合實驗研究69-73
• 5.1 通信驗證69-70
• 5.1.1 調(diào)試地面在通信驗證69
• 5.1.2 遠程地面站通信驗證69-70
• 5.2 擺臂電機位置調(diào)試70-72
• 5.3 越障能力測試72
• 5.4 本章小結(jié)72-73
• 結(jié)論73-75
• 參考文獻75-78
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文和獲得的科研成果78-79
• 致謝79-80

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 ;2001恩格爾伯格機器人獎頒布[J];機器人技術(shù)與應用;2001年05期

2 ;神奇的機器人世界[J];機電新產(chǎn)品導報;2001年Z5期

3 宋樹藩;采用機器人的有效自動化[J];世界制造技術(shù)與裝備市場;2001年06期

4 ;創(chuàng)造出色的機器人[J];個人電腦;2003年04期

5 ;危險作業(yè)機器人——人類的好幫手——訪國家863機器人技術(shù)主題專家組專家戴先中教授[J];機器人技術(shù)與應用;2003年03期

6 小才;;機器人時代[J];電腦愛好者;2006年13期

7 宋海宏;;機器人技術(shù)展望[J];山西煤炭管理干部學院學報;2006年04期

8 董煬斌;蔣靜坪;何衍;;一種基于雙令牌的多機器人協(xié)作策略研究[J];計算機工程;2007年12期

9 王國奎;劉彥波;;草方格鋪設(shè)機器人綜合、高效控制系統(tǒng)的設(shè)計[J];科技咨詢導報;2007年20期

10 陳秀珍;潘拓;;21世紀初機器人技術(shù)的走向[J];中國設(shè)備工程;2007年11期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 楊朝虹;張海珠;;機器人技術(shù)的應用與發(fā)展[A];先進制造技術(shù)論壇暨第五屆制造業(yè)自動化與信息化技術(shù)交流會論文集[C];2006年

2 王明輝;王楠;李斌;;面向災難救援的機器人控制站系統(tǒng)設(shè)計[A];中國儀器儀表學會第十二屆青年學術(shù)會議論文集[C];2010年

3 郭戈;王燕;王偉;;一種多機器人協(xié)作方法[A];第二十屆中國控制會議論文集（下）[C];2001年

4 崔世鋼;邴志剛;彭商賢;王玉東;;基于遠程腦概念的服務機器人開發(fā)平臺的設(shè)計與研究[A];先進制造技術(shù)論壇暨第二屆制造業(yè)自動化與信息化技術(shù)交流會論文集[C];2003年

5 楊瑩;丁X;許侃;;國際機器人科學知識前沿演化的可視化分析[A];科學學理論與科學計量學探索——全國科學技術(shù)學暨科學學理論與學科建設(shè)2008年聯(lián)合年會論文集[C];2008年

6 唐矯燕;趙群飛;黃杰;楊汝清;;基于兩足步行椅機器人的人在環(huán)中的助殘機器人控制系統(tǒng)[A];第二十六屆中國控制會議論文集[C];2007年

7 薛頌東;曾建潮;杜靜;;具運動學特性約束的群機器人目標搜索[A];2009中國控制與決策會議論文集（2）[C];2009年

8 張國偉;李斌;龔海里;王聰;鄭懷兵;;廢墟洞穴搜救機器人控制軟件設(shè)計與實現(xiàn)[A];中國儀器儀表學會第十二屆青年學術(shù)會議論文集[C];2010年

9 崔世鋼;方景林;劉嘉q;彭商賢;邴志剛;;服務機器人開發(fā)中測控問題的研究[A];中國儀器儀表學會第五屆青年學術(shù)會議論文集[C];2003年

10 吳國盛;李云霞;李驪;;一種基于極坐標系下的機器人動態(tài)避碰算法[A];2006中國控制與決策學術(shù)年會論文集[C];2006年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 冬冬;看看自動化機器人在包裝業(yè)中能起多大作用[N];中國包裝報;2005年

2 莽九晨　周之然;有感“機器人道德法”[N];人民日報;2007年

3 記者 陳琳;機器人總動員[N];第一財經(jīng)日報;2010年

4 記者 孫亞斐;千余支隊伍攜機器人亮相金城[N];蘭州日報;2011年

5 崔鑫;機器人也能和您一起下廚[N];北京科技報;2012年

6 特約記者 楊保國;中國科大“藍鷹”稱雄機器人世界杯[N];大眾科技報;2007年

7 本報記者　 陳淑娟;機器人走近生活[N];計算機世界;2006年

8 虎虎;科學好玩（三）[N];四川科技報;2007年

9 孫潛彤;新松公司：在機器人研發(fā)領(lǐng)域顯身手[N];經(jīng)濟日報;2008年

10 財宣邋Q孟推

本文編號：352372