基于ARM-DSP的轮式移动机器人控制系统研究

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1、分类号:TH1210710-2015225048专业硕士学位论文基于ARM-DSP的轮式移动机器人控制系统研究谢凯导师姓名职称王欣副教授专业学位类别申请学位类别硕士机械工程及领域名称论文提交日期2018年4月10日论文答辩日期2018年5月29日学位授予单位长安大学IIStudyontheControlSystemofWheeledMobileRobotsBasedonARM-DSPADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：XieKaiSupervisor：Associ

2、ateProf.WangXinChang’anUniversity,Xi’an,ChinaIVVI摘要轮式移动机器人通常被用于协助人类进行生产或在危险环境中执行特殊任务。快速移动的底盘和敏捷的机械臂是轮式移动机器人完成各项作业任务的基础，因此，对相关控制技术进行研究具有重要的实际意义。本文以某型自主研发的双驱动轮移动机器人为研究对象，进行了底盘与机械臂控制系统的开发及关键控制技术研究。针对轮式移动机器人的实际应用和后续升级需求，提出了采用ARM-DSP分级控制的总体设计方案并进行了硬件的选型和配置；对控制系统硬件电路进行了设计，重

3、点设计了驱动模块、无线通信模块、导航模块、避障模块和电流检测等模块，并给出了硬件电路图；根据底盘运动的功能要求，进行了电机伺服控制、导航控制、避障控制算法和数据通信方法的研究，并完成了相关软件的开发，通过实验验证了底盘运动控制的效果；针对机械臂运动控制，采用迭代法-雅可比矩阵求逆法进行了机械臂运动学求逆解，利用SVD分解法实现了雅可比矩阵的求逆；提出了一种基于直线插补法和分段法的机械臂直线轨迹规划算法，通过仿真验证了该算法的有效性。关键词：轮式移动机器人，运动控制器，底盘运动控制，机械臂直线轨迹规划IAbstractWheeled

4、mobilerobotswereoftenusedtoassisthumansinproductionorperformspecialtasksinhazardousenvironments.Thefast-movingchassisandagileroboticarmwerethebasisforwheeledmobilerobotstocompletevarioustasks.Therefore,itwasofgreatpracticalsignificancetostudytherelatedcontroltechnolog

5、ies.Inthispaper,aself-developeddouble-drivingwheelmobilerobotwastakenastheresearchobject,andthedevelopmentofthechassisandroboticarmcontrolsystemandthekeycontroltechniquesarestudied.Forthepracticalapplicationandsubsequentupgraderequirementsofwheeledmobilerobots,anovera

6、lldesignschemebasedonARM-DSPhierarchicalcontrolwasproposedandthehardwareselectionandconfigurationwereperformed.Thehardwarecircuitofthecontrolsystemwasdesigned,andthedrivemodulewasdesigned.Wirelesscommunicationmodule,navigationmodule,obstacleavoidancemoduleandcurrentde

7、tectionmodule,andhardwarecircuitdiagram;basedonthefunctionalrequirementsofthechassismovement,themotorservocontrol,navigationcontrol,obstacleavoidancecontrolalgorithmanddatacommunicationmethodswerestudied.Thedevelopmentofrelatedsoftwarewascompleted,andtheeffectofchassi

8、smotioncontrolwasverifiedthroughexperiments.Forthemotioncontroloftherobotarm,theinversekinematicssolutionoftherobotkinematic