【摘 要】
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超声电机是一种新型电机,它所具有的低速大转矩及断电自锁等特性足以使其成为较理想的小型机器人执行器。然而,由于超声电机的运动机理不同于传统的电磁电机,需要研究和应用
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超声电机是一种新型电机,它所具有的低速大转矩及断电自锁等特性足以使其成为较理想的小型机器人执行器。然而,由于超声电机的运动机理不同于传统的电磁电机,需要研究和应用各种控制理论和方法,以实现超声电机快速、准确、稳定的控制。目前,国外的超声电机早已进入商业化应用,而国内超声电机发展起步较晚、水平相对落后,应用研究也较少。本文将超声电机用于自主吸尘机器人的驱动,以吸尘机器人为载体来试验、研究国产超声电机的伺服控制特性,并对自主吸尘机器人的开发做了一定的研究。设计并制作了由超声电机直接驱动的,以DSP芯片为核心控制器的自主吸尘机器人样机。设计了外观为圆形、尺寸适合、行走灵巧的三轮式机器人移动机械平台,完成了基于DSP TMS320LF2407A的机器人测控系统电路(包括电源电路、超声电机控制电路、脉冲编码电路、红外探测电路、碰撞开关和光敏传感器电路等)的设计、制作和实际调试。在红外探测电路的调试过程中,总结了红外发射调制的一些特点。本文对超声电机采用调频调速和PI伺服控制方法,实现了电机转速的闭环控制和机器人差速驱动的行走。结合机器人的工作任务和实际的传感系统,提出了吸尘机器人在无环境模型下基于避障的一种路径规划方案,并用C语言编程实现了机器人在局部环境下按所述路径规划方案的实际行走。
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