两轮安防机器人控制系统设计与实现

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1、朵击种成＊葦ＵＮＩＥＮＣＥＡＮＤＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＯＦＣＨＩＮＡＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳＣ■专业学位硕±学位论文ＭＡＳＴＥＲＴＨＥＳＩＳＦＯＲＰＲＯＦＥＳＳＩＯＮＡＬＤＥＧＲＥＥ论文题目两轮安防机器人控制系统设计与实现专业学位类别工程硕壬－学号２０１３２２Ｑ６Ｑ５４１作者姓名方正指导教师叶茂教授ｔ’ｌ独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我

2、所知，除了文中特别加标注和致谢的地方夕ｈ论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献巧已在论文中作了明确的说明并表示谢意。作者签名＝日期；年乐月；论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部口或机构送交论文的資印件和磁盘，允许论文彼查阅和借阅。本人授权电子科技大学可＾＾将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库

3、进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学拉论文在解密后应遵守此规定）作者签名；之丧导师签名：呵日期：ｂ＾＞年月日ｆｒ分类号密级注1UDC学位论文两轮安防机器人控制系统设计与实现（题名和副题名）方正（作者姓名）指导教师叶茂教授电子科技大学成都（姓名、职称、单位名称）申请学位级别硕士专业学位类别工程硕士工程领域名称计算机技术提交论文日期2016.3.28论文答辩日期2016.5.19学位授予单位和日期电子科技大学2016年6月答辩委员会主席评阅人注1：注明《国

4、际十进分类法UDC》的类号。THERESEARCHANDIMPLEMENTATIONOFTwoSelf-balancingSecurityRobotControlSystemAMasterThesisSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:MasterofEngineeringAuthor:FangZhengSupervisor:PerfessorYeMaoSchool:SchoolofComputer&ScienceEn

5、gineeriong摘要摘要两轮安防机器人是一种应用于安防领域的智能机器人。该机器人以两轮自平衡机器人技术为基础，结合计算机视觉、GPS导航、物联网等技术，实现了自主导航、智能巡检、安防监控、危机检测和预警等众多安防功能。与传统安防产品相比，该机器人具有灵活性高、成本低、操作简单等特点，在安防领域具有极高的实用价值。该机器人采用两轮共轴的设计结构，具有不稳定性，如何保证其在运动过程中的稳定性至关重要。另外，要实现该机器人的自主导航、智能巡检等功能，要求机器人控制系统相应的控制接口简单、有效、通讯实时性高、响应速度

6、快。本文就两轮安防机器人控制系统的实现，从软硬件上提出了一套具体的设计方案。首先，本文从理论研究的角度就两轮机器人自平衡原理做了初步探讨，并通过对两轮机器人运动过程中的受力分析推导出了两轮机器人实现自平衡运动的控制算法数学模型。同时，针对两路安防机器人运动过程中的速度控制和转向控制，分别提出了倾斜角调节实现速度调节和两轮速度差实现转向控制的方案。其次，本文在具体的设计实现的实践过程中，针对控制系统具体的软硬件设计实现做了深入的讨论和详细说明。硬件上，从功能要求、芯片选型、设计实现等几个方面描述了各功能模块的实现过

7、程。软件设计过程上，着重探讨了三个核心功能点的实现，包括功能的描述、数据结构的定义、算法设计实现。最后，通过实验验证了两轮安防控制系统的相关性能，并就实验结果进行了分析，确认了该两轮安防机器人控制系统设计的可行性，为两轮机器人在安防领域的应用做出了自己的贡献。关键词：安防机器人、两轮自平衡机器人、机器人控制系统IABSTRACTABSTRACTTwoSelf-balancingSecurityRobotisoneoftheintelligentrobotsusedinthesecurityfiled.Basedo

8、nthetwoself-balancingrobot,kindsoftechnology,suchascomputervision,GPSandIot,wereusedonthisrobottoachieveautonomousnavigation,smartpatrol,securitymonitoring,crisisdetectionandearlywarningf