自主移动捡球机器人运动控制系统设计

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1、上海交通大学硕士学位论文摘要自主移动捡球机器人运动控制系统设计摘要由于移动机器人的重要军事和民用价值，对其研究一直是国际机器人研究领域的一个热点。移动机器人是一种集环境感知、动态决策与规划、行为控制与执行等多项功能于一体的高智能化机器系统，作为其运动控制部件的运动控制系统是其最基本，也是非常重要的一环。随着新的控制算法的应用和电子技术的发展，移动机器人正朝着高速、高精度、开放化、智能化、网络化发展，对运动控制系统也提出了更高的要求。移动机器人要实现高速、高精度的位置控制和轨迹跟踪，必须依赖先进的控制策略和优良的运动控制系统。我们选定以DSP(数字信号处理器

2、)作为核心芯片进行了自主移动捡球机器人运动控制系统的硬件设计，运动控制算法采用的是自适应复合模糊控制，在实时嵌入式操作系统uC/OS-II下进行了控制软件编程，实现了完整的运动控制功能。文章首先介绍了PID、模糊控制的基本原理，以及在此基础上的自适应复合模糊控制，并详细介绍了自适应复合模糊控制设计方法。然后给出了自主捡球机器人整体设计方案和平台组成，包括运动系统、视觉系统、通信系统和电源系统等。接着，对自主捡球机器人运动控制系统硬件的具体实现进行了详细的介绍：包括运动控制器的功能模块组成及硬件电路设计，如电机驱动模块的设计和信号隔离电路、串行通信接口电路设

3、计等。在软件的具体实现方面，介绍了实时嵌入式操作系统uC/OS–II在2407芯片移植；对捡球机器人底层控制进行任务分配，各任务的功能及其具体实现，并主要阐述了运动控制任务的工作原理及软件流程图实现。文中最后给出了本设计采用的自适应复合模糊控制与传统的PID控制及模糊控制的实验对比，并进行了结果分析。关键词：移动机器人运动控制DSPuC/OS–II第III页上海交通大学硕士学位论文ABSTRACTTHEMOTIONCONTROLSYSTEMDESIGNOFAUTONOMOUSMOBILEBALL-PICKINGROBOTABSTRACTAsAutonomo

4、usmobileRobothasgreatapplicationvalueinbothmilitaryandroutineusage,theresearchtowardsthistechnologyhasbeenoneofthehottopicsforalongtime.AutonomousmobileRobotisakindofhighlyintelligentsystemthatintegratesenvironmentperception,decision-makingandmotioncontrol.Beingthemotioncontrolpar

5、tofRobots,themotioncontrolsystemisthebasicandimportantfactor.Withthedevelopmentofthenewcontrolstrategyandelectronictechnology,theresearchofAutonomousmobileRobotisdevelopingtowardsthewayofhighspeed,highprecision,intelligentandnetwork,andtherequirementstothemotioncontrolsystembecome

6、higherandhigher.ThispaperchoosesDSPasthekeychipinthehardwaredesignoftheAutonomousmobileball-pickingRobot’smotioncontrolsystemandintroducesadaptivecompoundfuzzycontrolasthecontrolalgorithm.TherealizationofsoftwaredesignisbasedontheRTOSuC/OS-IIandanintegratedmotioncontrolfuctionhasb

7、eenrealized.Firstly,theauthorgivesanintroductiontothebasicprincipleofPIDandfuzzycontrolandputsforwardadaptivecompoundfuzzycontrolalgorithm.Then,givestheentiretydesignofAutonomousmobileball-pickingRobot,includingmotionsystem,visionsystem,communicatesystemandpowersystem.Afterthat,th

8、ispaperintroducestherealizationof