基于多傳感器信息融合的輪式機(jī)器人設(shè)計(jì).pdf

1、輪式移動(dòng)機(jī)器人是一種可以通過(guò)傳感器感知周圍環(huán)境和自身狀態(tài),并利用所得到的信息實(shí)現(xiàn)定位、路徑規(guī)劃和自主導(dǎo)航的機(jī)器人系統(tǒng)。它集傳感器技術(shù)、電子技術(shù)、機(jī)械理論和控制理論于一身,它的出現(xiàn)對(duì)軍事、科學(xué)研究、工業(yè)生產(chǎn)和日常生活都產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。
　　 本文在輪式機(jī)器人系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中通過(guò)采用多傳感信息融合技術(shù),實(shí)現(xiàn)了其定位、路徑規(guī)劃和自主導(dǎo)航三大功能。本課題的主要工作如下:
　　 (1)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì):設(shè)計(jì)了一種可實(shí)現(xiàn)四自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的

2、機(jī)器人身體和一種能輔助實(shí)現(xiàn)機(jī)器人整體運(yùn)動(dòng)的底盤。
　　 (2)驅(qū)動(dòng)部分設(shè)計(jì):包括舵機(jī)驅(qū)動(dòng)和直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的硬件電路設(shè)計(jì)。
　　 (3)控制算法的研究:采用多傳感器信息融合技術(shù),通過(guò)理論分析最終確定了機(jī)器人的最優(yōu)運(yùn)動(dòng)控制方案,為軟件設(shè)計(jì)提供了算法基礎(chǔ)。
　　 (4)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì):控制系統(tǒng)分為硬件電路的設(shè)計(jì)、軟件編寫及系統(tǒng)調(diào)試三個(gè)部分。其中硬件電路核心控制器為AVR1280單片機(jī),外圍電路設(shè)計(jì)包括電源模塊、信息采集、

3、數(shù)據(jù)通訊、鍵盤顯示及接口擴(kuò)展等部分；軟件部分的開(kāi)發(fā)環(huán)境是AVR Studio4.0,外加GCCAVR以支持C語(yǔ)言編寫,軟件采用模塊設(shè)計(jì)方法降低了代碼的重復(fù)率,提高了開(kāi)發(fā)效率；通過(guò)系統(tǒng)的軟硬件調(diào)試,實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制、傳感器信息采集、各模塊間的數(shù)據(jù)通訊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)和接口擴(kuò)展等功能。
　　 系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成后,進(jìn)行了實(shí)際測(cè)試,結(jié)果表明機(jī)器人可以在半徑范圍為40～100cm的圓周上自主運(yùn)行并能夠靈活調(diào)整軌道半徑；當(dāng)機(jī)器人接近擂臺(tái)邊緣約5c