【硕士论文】基于嵌入式Linux的自主寻迹机器人的研究.pdf

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1、摘要目前，在工业现场的大多数恶劣环境和危险环境中仍采用人工操作方式，由于其危险性高，操作难度大等因素导致了急需对智能引导机器人的研究和开发。而当前，引导机器人的研究更多的是在低层次嵌入式系统上进行的开发和设计，存在着功能比较单一，可扩展性不强等问题，使引导机器人不能更加智能化地完成更多更复杂的任务。鉴于此，本文从机器人的智能性出发，采用更加先进的嵌入式MCU芯片作为主控芯片，以移植的Linux操作系统作为机器人的大脑，并以针对自主寻迹机器人在白色跑道的黑色跟踪线上行进时的快速性和稳定性进行研究，本文研究的内容主要包括如下几个方面：(1)构建了智能机器

2、人的视觉导引系统，设计并开发了寻迹机器人的各个硬件模块。(2)对机器人舵机转向进行建模分析，并以机器人的身体轴线相对于路径中心线的方向偏差和侧向位置偏差作为输入，为舵机的转向设计了一个模糊控制器，对机器人的速度控制进行建模分析，并为机器人的速度控制设计了一个经典PID控制器和一个基于单神经元网络的PID控制器。(3)移植了Linux2．6内核到$3C2440芯片中，同时移植了BIOS启动程序Uboot，制作了JFFS2根文件系统，并根据机器人的硬件设计完成了基于Linux2．6内核的驱动程序和应用程序，最后对寻迹机器人在不同的控制算法下进行了测试、比

3、较以及分析。本文将嵌入式Linux操作系统应用到了智能寻迹机器人中，通过实验证明，采用CCD摄像头采集到的路面信息输入到机器人后，机器人能够快速和平稳地完成自主寻迹和跟踪任务，通过在真实环境中对机器人速度控制的两种算法进行的测试和比较，证明了在多弯道情况下，机器人的速度在单神经元网络PID控制下能够控制得更好。关键词：自主寻迹机器人、CCD摄像头、单神经元网络PID、Linux操作系统ABSTRACTAtpresent，manualoperationiSusedinthemostadversecircumstancesanddangerousenvi

4、ronmentoftheindustrialscene，however,itshigh-risk，poorsecurityleadtotheurgentneedforintelligentguidedrobotresearchanddevelopment．Andnow,theresearchdevelopmentonguidingrobotismostlybasedontheMCUandDSP,SOthereisalotoflimitation，suchastherelativesinglefunction，weakexpansibility,and

5、SOon．Thusitcannotmaketheguidedrobotaccomplishmoreandmorecomplicatedtaskswithhigherintellectualizedcharacter．Therefore，thispaperbasedontheintelligentcharacterofrobot，adoptsmoreadvancedembeddedMCUasahost—controlledchip，makestransplantedLinuxoperatingsystemasarobot'sbrain，andresea

6、rchthespeedinessandstabilityofthetravelingautomaticline-trackingrobotontheblacktrackinglineofthewhitecourse．Themainresearchcontentsinthispaperincludethefollowingaspects：1，Ithasconstructedtheintelligentrobot’Svisualguidancesystem，designinganddevelopingeachhardwaremoduleoftherobo

7、t．2，Modelanalysistoturningofservo，basedontherobot’sbodyaxisrelativetothedirectionandlateraldeviationofthepathmidlineasinputdesignafuzzycontrollerfortheturningofservo．Modelanalysistorobot’SspeedcontroldesignsaclassicalPIDcontrollerandasingleneuralnetwork-basedPIDcontroller．3，Ith

8、assuccessfullytransplantedLinux2．6kernelto$3C2440corec