【摘 要】
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移动机器人作为机器人技术的一个重要分支,其控制系统的性能直接决定了机器人工作的稳定性和精度。将无线网络技术应用于机器人通讯系统的研究,一方面突破了机器人控制距离的
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移动机器人作为机器人技术的一个重要分支,其控制系统的性能直接决定了机器人工作的稳定性和精度。将无线网络技术应用于机器人通讯系统的研究,一方面突破了机器人控制距离的限制,真正实现了跨区域的远程控制;另一方面,使移动机器人可以与网络中的其他智能设备进行交互、协作,更好的地利用网络资源。在分析国内外移动机器人发展现状及趋势的基础上,本文以小型轮式移动机器人作为远程控制研究的对象,构建了以无线网络为通讯媒介的移动机器人远程嵌入式控制系统。整个系统设计为灵活性较高的上、下位机分布式控制系统。下位机由高性能的ARM9处理器及其主控制板,运动控制卡,传感器等模块构成;使用RS485总线实现各模块间的通讯,有效地保证了下位机功能的扩展性;运动控制卡由ARM7、ATMEL8、陀螺仪等组成,以实现对电机速度的精确闭环控制。软件设计方面,开发了基于多任务、高性能、高效率的跨平台远程控制系统软件。对嵌入式Linux操作系统进行改造,通过裁减系统内核,提高了软件的执行效率,并减小了体积;开发了USB无线网卡驱动,实现了无线通讯功能。采用增量式PID控制算法提高了电机速度的控制精度。设计了无线通讯及串口通讯协议,保证了数据传输的可靠性。提供了良好的人机交互界面。针对移动机器人路径规划问题,提出了一种全局路径与局部规划相结合的方案:用曲线拟合的方法搜索到最优路径;在运动过程中,根据避障策略进行动态实时避障。经过实验数据和仿真结果验证,本文设计的移动机器人远程控制系统扩大了机器人的工作范围,有效的提高机器人的控制精度、智能性和运动能力,达到了设计要求,具有一定的应用价值。
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