移动机器人底层运动控制系统的设计

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1、Y1213369洳；：j、嗜硕士学位论文⑧论文题日移动机器人底层运动控制系统的设计作肴姓名指导教师刘岩韦巍教授学科t芎业)控制理论与控硝工程所在学院电气1：程学院提交Ll期20e7年帖月摘要随着移动机器人技术研究的不断深入，机器人涉足的领域越来越广，需要完成的任务越来越精确复杂，运动的实时性和可靠性要求也越来越高。为适应这一发展，目前机器人的设计多采用慎思／反应混合范式。本文重点对移动机器人底层运动控制系统进行了设计，并将其用于基于慎思／反应混合范式的高尔夫球童机器人。首先，根据机器人系统的要求，设计出机器人底层系统的运动机构，选择执行机构电机，并对

2、机器人底层运动控制系统的电路设计提出要求。其次，根据设计要求，进行底层运动控制系统硬件电路和软件程序的设计，主要包括了主控制器电路和电机控制电路。在移动机器人可以完成行走任务之后，利用超声波传感器和光电传感器为枫器人系统建立避障系统。最后，将设计好的机器人底层运动控制系统应用到实验室的高尔夫球童机器人项目上，结合上位机系统和视觉传感器，完成对高尔夫运动者的跟踪，并提出了利用步速检测进行跟踪的原理，设计电路和程序得以实现。基于慎思／反应混合范式的机器人既具有智能规划能力，又具有良好的实时性。底层运动控制系统可以产生反应式行为，能够有效地使球童机器人在运

3、动中检测到障碍物并采取避障措施，并且能将各种传感器信息将传送至上层系统，用于地图的构建和路径的规划。底层运动控制系统的设计为实验室移动机器人的研制建立了一个稳定的移动平台。关键词：底层运动控制系统，移动机器人避障系统，慎思／反应混合范式，高尔夫球童机器人，跟踪AbstractWiththedevelopmentofrobotics．robotsentervarious氐ldstobelppeople．Sotheirtasksbecomemollcomplexandneedtobedonewithgreateraccuracy,andtherequir

4、ementsforrealtimeabilityandreliabilitybecomestricter．Inordertoadapttothistrend，atpresent，designofroboticsystemisbuiltondeliberative／llactivearchitecture．Thisarticlewillillustrateadesignofon-boardmotioncontrolsystemformobilerobots，whichisusedingolfroboticcaddiebasedondeliberativ

5、e／reactivearchitecture．First,accordingtotherequirementsfortheroboticsystem，themechanismofroboticmotionsystemisdesigned；theactuatorsarechosen．Thenthecircuitandprogramofon-boardmotioncontrolsystemaredesignedaccordingtotheneeds,includingchiefMCUcircuitandmotorcontrolcircuit．Aftert

6、herobotsCanimplementmotiontasks，theobstacleavoidancesystemisdevised,usingultrasonicserlSOl'Sandphotoelectric∞ll$Ors．Finally,theon-boardmotioncontrolsystemisappliedtothegolfroboticcaddietofmishthetrackingaboutthegolfplays，withthehelpofthePCandcanlera．Andalsointelligenttrackingca

7、llbeaccomplishedbyvelocitydetection．Robotsbasedondeliberative／reactivearchitecturedonotonlypossessintelligence，butalsohavegoodrealtimeability．On·boardmotioncontrolsystemCanimplementreactivebehaviors,andCaneffectivelydetecttheobstaclesandavoidthemintheirmotion．Alsoitcansendthese

8、nsordatatOtheuppersystemforthemappingandnavigation．The