基于嵌入式linux的移动机器人导航控制系统研究

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1、基于嵌入式Linux的移动机器人导航控制系统研究刘开创2016年1月中图分类号：TP242.6UDC分类号：621.3基于嵌入式Linux的移动机器人导航控制系统研究作者姓名刘开创学院名称机电学院指导教师王建中教授答辩委员会主席娄文忠教授申请学位工学硕士学科专业兵器科学与技术学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2016年01月TheResearchofMobileRobotNavigationControlSystemBasedonEmbeddedLinuxCandidateName：KaichuangLiuSc

2、hoolorDepartment:MechatronicalEngineeringFacultyMentor:Prof.JianzhongWangChair,ThesisCommittee:Prof.WenzhongLouDegreeApplied:MasterofPhilosophyMajor:ArmamentScienceandTechnologyDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence：Jan.2016研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论

3、文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果。尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京理工大学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：日期：北京理工大学硕士学位论文摘要本文结合总装“十二五”某预研项目，针对遥控移动机器人在控制信号丢失后失去对其遥控操作的问题，设计基于嵌入式Linux的移动机器人导航控制系统，实现在控制信号中断后

4、移动机器人按原路径自主返航直至恢复控制信号或返回初始位置，以提高移动机器人的智能水平和生存能力，具有重要的理论意义和应用价值。以小型履带式移动机器人为研究对象，根据移动机器人的使用环境，选用里程计和光纤陀螺仪作为定位传感器，根据返航过程中可能会遇到障碍物的问题选用激光雷达作为避障传感器。基于嵌入式Linux开发环境，进行导航控制系统的程序设计。建立履带式移动机器人的差分运动学模型，针对移动机器人的非系统误差，建立引入滑移系数的滑移运动学模型，对于移动机器人的系统误差，通过校核机器人的结构参数。提出了基于控制意图的

5、里程计和光纤陀螺仪的融合定位算法，实现移动机器人的相对定位并记录相对坐标点。移动机器人的自主返航，跟踪控制信号正常情况下记录的坐标序列，通过线性控制率和PID控制率实现移动机器人的运动控制，针对自主返航过程中可能遇到障碍物的情况，基于激光雷达实现移动机器人自主避障。基于嵌入式Linux开发了导航控制系统软件，开展自主返航实验，实验结果表明该导航控制系统能够在控制信号中断后以较高的精度控制移动机器人自主返航。关键词：移动机器人；嵌入式Linux；融合定位；路径跟踪；运动控制；I北京理工大学硕士学位论文Abstrac

6、tThispapercombinedoneofthetwelfthfiveyearplanpre-researchprojectofGeneralArmamentDepartment.Fortheproblemthatremotemobilerobotsoutofcontrolwhenthecontrolsignalisinterrupted,thispaperintroduceanavigationcontrolsystemofmobilerobotsbasedonembeddedLinux.Thesystem

7、canenablethemobilerobotstoautonomousreturnfollowtheoriginalpathuntilthesignalre-connectedorreturnedtodestartingpositionaftertheinterruptionofthecontrolsignal.Thesystemcouldimprovethelevelofintelligenceandviabilityofmobilerobots.Andithadimportanttheoreticalsig

8、nificanceandappliedvalue.Smalltrackedmobilerobotwastheresearchobjectinthispaper.Accordingtotheenvironmentofmobilerobot,odometerandfiberopticgyroscopeaspositioningsensorsofthemobilerobot.A