面向服务机器人控制系统的关键技术研究

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1、分类号TP242学校代码10590UDC621密级公开深圳大学硕士学位论文面向服务机器人控制系统的关键技术研究陈超学位类别工程硕士专业学位专业名称控制工程学院（系、所）机电与控制工程学院指导教师秦斌高工面向服务机器人控制系统的关键技术研究摘要在互联网、云计算服务蓬勃发展的时代，为了解决中国老龄化带来的一些问题，本课题充分的调查了市场现有的家庭服务机器人产品。对家用机器人关键技术的集成进行了深入的研究。围绕着机器人的基本功能进行相关研究工作，本论文主要涉及以下几方面内容：1、针对机器人是一个多变量控制的复杂系统，研究了基于MODBUS

2、协议的RS485总线控制方法。采用总线控制使得机器人运动、环境感知、人机交互等系统实现了分离与模块化。研究采用通用微型计算机做为机器人中枢控制系统的控制方法，使用Qt库在Windows系统中实现MODBUS协议的客户端软件。服务器端使用基于Cortex-M3内核的STM32F407芯片实现各子模块的功能。2、研究多关节机器人控制的数学基础方法，重点讨论针对本课题的四自由度机械臂关节的正运算与逆运算算法。基于能量最低与柔顺度最优原则，对多个逆解进行优化处理得到唯一的一组解。分析从末端的直角坐标系到关节空间规划的关系。在开源平台Open

3、CASCADE三维引擎库编写C++三维仿真系统实现直线与圆弧插补算法。3、针对机器人的室内定位，调研现有的多种定位方案。通过各性能的对比，本文采用DecaWave公司的UWB(超宽频)脉冲无线电芯片，基于无线信号的双向测距原理，实现分时采集多点的距离，通过余弦定理方法获得了三维坐标信息，可以使机器人的定位精度达到30cm级，满足开发的要求。4、为了使机器人拥有记忆示教数据功能，本文研究了基于G代码的数控技术，实现机器人大脑在需要时调用相应的示教G代码进行运动控制。5、充分利用互联网云服务，对应用云服务技术控制的机器人框架进行研究。采

4、用科大讯飞语音云服务引擎，在安卓手机平台上实现语音识别并通过网络通信控制机器人。本文的主要创新点：本文将开源OpenCASCADE应用在机器人的控制建模，可以实现机械臂正、逆运算的高效算法与机械臂运动的三维可视化。在训练机器人运动方面，实现了以G代码形式储存与示教再现。I面向服务机器人控制系统的关键技术研究关键词：机器人；逆运动学；室内定位；语音云服务;OpenCASCADEIIResearchofKeyTechniquesintheControlSystemoftheServiceRobotAbstractIninternetan

5、dcloudcomputingserviceboomingera,inordertosolvesomeoftheproblemsofChina'sagingpopulation,thispapermakesafullinvestigationaboutthedomesticrobotonthemarket,doesadeepstudyontheintegrationofautomaticcontroltechnologyfordomesticrobots.Inordertorealizethefunctionsofhome-serv

6、icerobot,thispapermainlyinvolvesthefollowingseveralaspects:1.Becauseoftherobotisacomplicatedmulti-variablecontrolsystem,thispaperstudiestheRS485-busmethodbasedonMODBUSprotocol.Themethodseparatesandmodularizestherobot’smotion,environmentalawarenessandinteractionsystem.D

7、orearchonthemethodofusinguniversalmicrocomputerascentralcontrolsystem.CompletetheclientsoftwarebasedonMODBUSprotocolbyusingQtlibraryintheWindowssystem.TheserverdevicerealizeseachmodulefunctionsbyusingtheSTM32F407chipbasedonCortex-M3.2.Thispaperintroducesthecontrolmetho

8、dofseveraldegreesfreedomrobotjoints,focusonpositiveandinversealgorithmoftherobot’sarmjointsanddiscusseshowtomaketheen