全向移動(dòng)機(jī)器人因其特有的移動(dòng)特性而成為目前比較熱門的研究方向,其特點(diǎn)是能夠在平面內(nèi)沿著任意方向運(yùn)動(dòng),沒有任何運(yùn)動(dòng)的限制,這樣就使得機(jī)器人能夠勝任空間較窄、無法掉頭等情況下的工作。而軌跡跟蹤控制和精確定位問題是移動(dòng)機(jī)器人領(lǐng)域中十分重要的問題,對(duì)于二者的研究,在提高移動(dòng)機(jī)器人實(shí)際應(yīng)用中的運(yùn)動(dòng)控制和工作定位的精度上有很大的幫助。本文對(duì)全向移動(dòng)機(jī)器人的軌跡跟蹤及精確定位,所做的主要研究包括:首先,設(shè)計(jì)了全向移動(dòng)機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu),并基于本課題機(jī)器人要實(shí)現(xiàn)的功能,設(shè)計(jì)了基于兩個(gè)控制器組成的控制系統(tǒng)總體方案,隨后分別介紹了各硬件模塊的功能和特點(diǎn)。其次,對(duì)全向移動(dòng)機(jī)器人進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)建模,并分析了軌跡跟蹤問題,然后采用Backstepping反演法設(shè)計(jì)了軌跡跟蹤控制律,并用barbalat引理證明了軌跡跟蹤控制算法的穩(wěn)定性,隨后采用該算法進(jìn)行了跟蹤仿真實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了算法的實(shí)用性。再次,分析了基于二維碼進(jìn)行精確定位的可行性,研究了基于單個(gè)二維碼進(jìn)行精確定位的原理,并根據(jù)不同工位點(diǎn)和自動(dòng)充電等不同情況設(shè)計(jì)了基于多個(gè)二維碼進(jìn)行精確定位的策略,接著開發(fā)了分別在工位點(diǎn)和自動(dòng)充電應(yīng)用場(chǎng)景下的視覺識(shí)別算法。最后,在完成...

【文章頁數(shù)】：85 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 課題研究背景及意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 全向移動(dòng)機(jī)器人的關(guān)鍵技術(shù)
        1.2.2 軌跡跟蹤的研究現(xiàn)狀
        1.2.3 精確定位的研究現(xiàn)狀
    1.3 本文的主要研究內(nèi)容
        1.3.1 課題來源
        1.3.2 論文的主要研究內(nèi)容
第2章 全向移動(dòng)機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)方案
    2.1 引言
    2.2 全向移動(dòng)機(jī)器人平臺(tái)
    2.3 控制系統(tǒng)總體方案
    2.4 控制系統(tǒng)軟件和硬件模塊
        2.4.1 上位機(jī)控制器
        2.4.2 下位機(jī)控制器
        2.4.3 激光雷達(dá)
        2.4.4 慣性傳感器模塊
        2.4.5 相機(jī)模塊
        2.4.6 通信模塊
        2.4.7 無線手柄模塊
    2.6 本章小結(jié)
第3章 基于反演法的軌跡跟蹤控制研究
    3.1 引言
    3.2 全向移動(dòng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)模型
        3.2.1 運(yùn)動(dòng)學(xué)分析
        3.2.2 運(yùn)動(dòng)學(xué)建模
    3.3 全向移動(dòng)機(jī)器人軌跡跟蹤算法
        3.3.1 移動(dòng)機(jī)器人軌跡跟蹤問題描述
        3.3.2 軌跡跟蹤控制律的設(shè)計(jì)
        3.3.3 控制算法穩(wěn)定性證明
    3.4 仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析
        3.4.1 直線軌跡跟蹤
        3.4.2 圓軌跡跟蹤
        3.4.3 “8”字形軌跡跟蹤
        3.4.4 任意軌跡跟蹤
    3.5 本章小結(jié)
第4章 基于視覺輔助的全向移動(dòng)機(jī)器人精確定位
    4.1 引言
    4.2 基于二維碼的機(jī)器人精確定位
        4.2.1 二維碼技術(shù)簡介
        4.2.2 相機(jī)識(shí)別二維碼模型
        4.2.3 基于二維碼精確定位可行性分析
    4.3 基于單個(gè)二維碼定位原理
        4.3.1 X方向、Y方向偏差計(jì)算原理
        4.3.2 角度方向偏差計(jì)算原理
    4.4 基于多個(gè)二維碼定位原理
        4.4.1 工位點(diǎn)定位
        4.4.2 自動(dòng)充電定位
    4.5 基于Halcon開發(fā)的二維碼識(shí)別模塊
        4.5.1 圖像預(yù)處理
        4.5.2 QR二維碼的解碼
        4.5.3 精確定位流程
    4.6 本章小結(jié)
第5章 全向移動(dòng)機(jī)器人軟件設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)
    5.1 引言
    5.2 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)與開發(fā)
        5.2.1 上位機(jī)控制系統(tǒng)開發(fā)
        5.2.2 下位機(jī)軟件設(shè)計(jì)與開發(fā)
    5.3 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)
    5.4 軌跡跟蹤實(shí)驗(yàn)
    5.6 精確定位實(shí)驗(yàn)
    5.7 本章小結(jié)
第6章 總結(jié)和展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 創(chuàng)新點(diǎn)
    6.3 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
學(xué)位論文評(píng)閱及答辯情況表



本文編號(hào)：3840578