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1、自主移动机器人控制系统软件设计项文炳(自动化与电气工程学院指导教师：孙勇智)摘要：随着机器人在非结构化环境中使用的越来越来频繁，机器人所承担的任务与日俱增。8位的微处理器比如MCS-51已经不能满足任务需要。32位的处理器已经成为机器人首选的控制核心。本文提出了一种用于移动机器人的控制方案。这个方案采用红外线和超声波传感器进行定位和避障，使用直流电机实现机器人移动，使用带有嵌入式操作系统µCLinux的ARM芯片S3C44B0X作为CPU。在潜入式操作系统中，应用程序必须通过设备驱动程序才能访问硬件设备，因此必须开发上述硬件的驱动程
2、序。本文详细讲解了直流电机、红外线传感器和超声波传感器的开发细节。另外，还开发了避障应用程序。本文开发的移动机器人不仅实现了诸如前进、后退、左传、右转等基本功能，还实现了避障功能。关键词：移动机器人；自主避障；嵌入式系统；驱动程序Abstract:Robotappearsmoreandmorefrequentlyinnon-structuralenvironment.Thetasksrobotstakehaveincreasedsteadily.MCUswith8-bitCPU,suchasMCS-51,cannotaffordth
3、eserequirements.MCUswith32-bitCPUbecomethefirstchoiceforrobots.Thisthesisproposesacontrolschemeforautonomousmobilerobot.Theschemeusesinfraredandultrasonicsensorsforlocalizationandobstacleavoidance,useDCmotorfordriving,andusetheARMchipS3C44B0XasCPU,whichembedtheembedded
4、OSµCLinux.InembeddedOS,theapplicationprogramshavetoaccesshardwaresviadevicesdrviers,soitisnecessarytodevelopdevicedriverforabovehardware.ThisthesisdescribedthedetailsfordevelopingdevicedrviersforDCmotor,infraredsensorsandultrasonicrangers.Theapplicationprogramforobstac
5、leavoidanceisdevelopedalso.Themobilerobotcanperformbasicbehaviourssuchasforwardmoving,backwardmoving,leftturning,rightturningandobstacleavoidance.Keywords:MobileRobot；AutonomousObstacleAvoidance；EmbeddedSystems；DeviceDrivers1绪论1.1移动机器人技术的概述自20世纪50年代世界上第一台机器人装置诞生以来，机器人技
6、术经历了一个从低级到高级的发展过程，机器人(ROBOT)61一词的含义也越来越广泛。移动机器人是机器人学中的一个重要分支。早在60年代,就已经开始了关于移动机器人的研究。关于移动机器人的研究涉及许多方面,首先,要考虑移动方式,可以是轮式的、履带式、腿式的,对于水下机器人,则是推进器。其次,必须考虑驱动器的控制,以使机器人达到期望的行为。除此之外还必须考虑导航或路径规划,对于后者,有更多的方面要考虑,如传感融合,特征提取,避碰及环境映射[1]。因此,移动机器人是一个集环境感知、动态决策与规划、行为控制与执行等多种功能于一体的综合系统。
7、对移动机器人的研究,提出了许多新的或挑战性的理论与工程技术课题,引起越来越多的专家学者和工程技术人员的兴趣。由于全自主移动机器人涉及诸如驱动器控制、传感器数据融合、图象处理、模式识别、神经网络等许多方面的研究，因此它能够综合反映一个国家在制造业和人工智能等方面的水平。由于它在军事侦察、扫雷排险、防核污染等危险与恶劣环境以及民用中的物料搬运上具有广阔的应用前景,使得对它的研究在世界各国受到普遍关注。从80年代起，美国国防高级研究计划局(DARPA)就专门立项，制定地面无人作战平台的战略计划，从而在全世界范围内掀开了全面研究移动机器人的
8、序幕。国外比较著名的机器人研究计划有：美国能源部制定的机器人和智能系统计划(RIPA)及后来的空间机器人计划，欧洲尤里卡的机器人计划，日本通产省的极限环境下作业的机器人计划等。从总体的研究状况来看，日本在应用型的移动机器人研究方面走在
