基于ARM的自寻迹机器人小车的研发

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1、r●，t●学号：2070949基于ARM的自寻迹机器人小车的研发TheResearchandImplementationofSelf-tracingRobotCarBasedonARM专业：控制理论与控制工程作者：董宗祥指导老师：石红瑞副教授答辩日期：2010年3月Iff，r-r学位论文作者签名：日期：Z口／簿苞研

2、其t弋，学位论文作者签名：董系详日期：加p年／月，口日指导教师签名：石压哆日期：础勿年多月2日If一●、扛基于ARM的自寻迹机器人小车的研发摘要自寻迹机器人小车融合了嵌入式技术、传感器技术、电子电

3、气、路径规划、人工智能和自动控制等技术，近年来一直吸引着众多科学工作者的关注。机器人车应用领域广泛，包括自动驾驶、反恐、核电站维护、未知区域探测、无人工程产品运输等等，机器人控制技术的发展必将对人们的生产和生活产生深远影响。本文通过分析国内外机器人的研究现状，设计实现了一种低功耗、高性能嵌入式微处理器和嵌入式实时操作系统pC／0S．II相结合的自寻迹机器人小车控制系统。自寻迹机器人小车包括视觉子系统、决策子系统、通讯子系统、执行子系统和机器人小车子系统五个部分。具体内容如下：阐述了机器人小车的发展历史、应用领

4、域，并详细的描述了自寻迹机器人小车的体系结构。概述了基于删的自寻迹机器人小车控制系统结构以及机械架构。设计了基于ARM的机器人小车控制系统的硬件平台。对核心板、稳压电源、路径识别、电机驱动、速度检测、串口通讯、系统复位、USB接口、JTAG及人机交互等硬件电路分别给出了详尽的设计方案。依据PCB设计的原则、抗干扰措施，自行设计了印刷电路板(PCB)。对硬件平台设计过程中常碰到的问题做了总结。设计了基于ARM的机器人小车控制系统的软件平台。在ADS、H．JTAG软件开发环境下，依照S3C2440A编程体系，编写

5、了物理层的软件程序，并将“C／oS．II操作系统移植到S3C2440上。编写了路径探测、速度探测、无线通信、运动控制等应用程序软件，以及上位机监控软件，并对软件平台设计过程中常碰到的问题做了总结。将自寻迹机器人小车控制方案划分为决策控制层和驱动控制层，决策控制采用模糊控制算法实现，驱动控制使用模糊自适应PID算法。输出控制量最终通过舵机和直流电机分别对小车的位置和速度进行控制。测试结果表明，在该控制系统下，自寻迹机器人小车具有良好的位置跟踪和快速切换速度性能。关键词：自寻迹机器人小车；ARM9：“C／OS．I

6、I；模糊自适应PID；位置跟踪；速度切换●TheResearchaIldImplementationofSelf-tracingRobotCarBasedonARMABSTRACTSelf：tracingrobotcar，whichisintegratedwithembeddedsyStemtechnology，sensortecllnology，elec仃onictechllology，routepIaflnjn&anificjalintelligenceandautomatjontechnologyetc

7、．，hadattractedanentionofmanyscientist．Robotc盯waswidelyuSedinautomaticdriVing，aIlti-terrorism，maintenanceofthenuclearpowerstation，detection0funknownregion，吣portationofu姗甜medf犯tory．ThedeVelopment0frobotcontrDltechnologywillhaVeaprofoundimpactonp∞ple’slife．By锄

8、alyzingthecurrentresearchsituationoftherobottechnolog蜘aself．．tracingrobotcarcontrolsystemwithlow巾owerconsumption，hi曲perfo肌ancew船designed，whichw部baSedonembeddedmicroprocessor锄dembeddedrealtimeoperatingsystem肛C／oS-II．TheselftracingrobotcaurincludedVisionsubsy

9、stem，decision·ma“ngsub-system，communicationsubsystem，executionsubsyStem卸drobOtcarsubsystemetc．ThedeVelopmentand印plicationofrobotc2Lrwereillustrated，a11ditsarchitecturew2Lsdescribedindetail．ThecOnn．olsy