全向移動機器人因其特有的移動特性而成為目前比較熱門的研究方向,其特點是能夠在平面內(nèi)沿著任意方向運動,沒有任何運動的限制,這樣就使得機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機器人領(lǐng)域中十分重要的問題,對于二者的研究,在提高移動機器人實際應(yīng)用中的運動控制和工作定位的精度上有很大的幫助。本文對全向移動機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)計了全向移動機器人的機械結(jié)構(gòu),并基于本課題機器人要實現(xiàn)的功能,設(shè)計了基于兩個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。其次,對全向移動機器人進行了運動學(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,隨后采用該算法進行了跟蹤仿真實驗,驗證了算法的實用性。再次,分析了基于二維碼進行精確定位的可行性,研究了基于單個二維碼進行精確定位的原理,并根據(jù)不同工位點和自動充電等不同情況設(shè)計了基于多個二維碼進行精確定位的策略,接著開發(fā)了分別在工位點和自動充電應(yīng)用場景下的視覺識別算法。最后,在完成...

【文章頁數(shù)】：85 頁

【學(xué)位級別】：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 全向移動機器人的關(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 全向移動機器人機械結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)方案
    2.1 引言
    2.2 全向移動機器人平臺
    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 上位機控制器
        2.4.2 下位機控制器
        2.4.3 激光雷達
        2.4.4 慣性傳感器模塊
        2.4.5 相機模塊
        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 全向移動機器人運動學(xué)模型
        3.2.1 運動學(xué)分析
        3.2.2 運動學(xué)建模
    3.3 全向移動機器人軌跡跟蹤算法
        3.3.1 移動機器人軌跡跟蹤問題描述
        3.3.2 軌跡跟蹤控制律的設(shè)計
        3.3.3 控制算法穩(wěn)定性證明
    3.4 仿真實驗結(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機器人精確定位
    4.1 引言
    4.2 基于二維碼的機器人精確定位
        4.2.1 二維碼技術(shù)簡介
        4.2.2 相機識別二維碼模型
        4.2.3 基于二維碼精確定位可行性分析
    4.3 基于單個二維碼定位原理
        4.3.1 X方向、Y方向偏差計算原理
        4.3.2 角度方向偏差計算原理
    4.4 基于多個二維碼定位原理
        4.4.1 工位點定位
        4.4.2 自動充電定位
    4.5 基于Halcon開發(fā)的二維碼識別模塊
        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 全向移動機器人軟件設(shè)計與實驗
    5.1 引言
    5.2 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計與開發(fā)
        5.2.1 上位機控制系統(tǒng)開發(fā)
        5.2.2 下位機軟件設(shè)計與開發(fā)
    5.3 實驗平臺
    5.4 軌跡跟蹤實驗
    5.6 精確定位實驗
    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
    6.3 展望
參考文獻
致謝
學(xué)位論文評閱及答辯情況表



本文編號：3840578