一种轮式移动机器人运动控制系统的实现.pdf

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1、一种轮式移动机器人运动控制系统的实现纪浩。等一种轮式移动机器人运动控制系统的实现RealizationoftheMotionControlSystemforWheeledMobileRobot纪浩1关友琵1邹力涵2(武汉大学动力与机械学院1，湖北武汉430072；西安电子科技大学电子工程学院2，陕西西安710071)摘要：针对轮式移动机器人控制系统实时性和扩展性差等问题，设计了一种基于DSP和CPLD的运动控制系统。通过建立轮式机器人运动模型，设计控制系统的软硬件，并优化位姿和控制算法。同时，利用无线可视化上位机调试方法对机器人算法和位置参数进行监控，提高了系统的可靠性和稳定性。试验测试表明，

2、该系统位姿误差精度达到控制要求，具有良好的实时性和扩展性，便于系统二次开发。关键词：轮式机器人控制系统运动模型运动控制DSP中图分类号：TP242+．3文献标志码：AAbstract：Thecontrolsystemforwheeledmobilerobotfeaturespoorrealtimeperformanceandexpandability，SOthemotioncontrolsystembasedonDSPandCPLDhasbeendesigned．Throughestablishingthemotionmodelofthewheeledmbet．thehardwareandso

3、ftwareofthecontrolsystemaledesigned，thepostureandcontrolalgorithmisoptimized．Byadoptingwirelessvisualdebuggingmethodinhostcomputer，therobotalgorithmandpositionalparametersalemonitoredtoenhancethereliabilityandstabilityofthesystem．TheexperimentaltestsshowthatthepostureelTorandaccuracyofthissystemmeet

4、sthecontrolrequirements，thesystempossessesexcellentrealtimeperformanceandexpandabilityandeaseforsecondarydevelopment．Keywords：WheeledrobotControlsystemMotionmodelMotioncontrolDigitalsignalprocessor(DSPJ0引言移动机器人是一种高度集成化的机器人。它是集环境感知、路径规划、导航定位、行为控制与执行等多种功能于一体的综合系统。它利用中央处理器CPU和多传感器融合技术，将实时获取的环境信息反馈到中央处理

5、器，并根据周围的环境自主实现导航定位、路径规划以及相关的行为控制[1-2]。本文以轮式机器人为研究对象，控制系统采用DSP和CPLD相结合的形式．具体是采用TI公司TMS320F2812作为机器人运动控制的核心处理器．外设资源的扩展由CPLD完成。本文完成了移动机器人运动模型的构建、控制系统软件硬件的设计以及运动控制系统定位和控制算法的优化．并采用无线可视化上位机调试方法对PID参数进行整定和实现位姿参数监控。l轮式机器人模型常见的轮式移动机器人主要包括三轮或其他多轮机器人，本文研究的对象为三轮移动机器人，它由三个轮式机构组成．其中包括两个驱动轮和一个万向导向修改稿收到日期：2013—01—0

6、4。第一作者纪浩(1988一)，男，现为武汉大学机械电子专业在读硕士研究生：主要从事机器人运动控制系统方面的研究。轮。三轮移动机器人机构模型如图l所示。图1三轮移动机器人机构模型Fig．1Mechanismmodelofthethree—wheelmobilerobot图1中，万向导向轮起导向作用，驱动轮为机器人提供动力，与驱动轮同轴的电机采用Maxon公司的24V直流伺服电机提供动力，驱动器采用西安铭朗科技的MLDS3810直流伺服驱动器。轮式移动机器人定位系统采用欧姆龙公司型号为E6F．C的增量式光电旋转编码器。该编码器集电极开路输出，每转输出500个脉冲，经QEP电路四倍频之后，每转可输

7、出2000个脉冲．提高了检测精度和系统定位的准确性。为了防止因打滑造成的定位不准确，采用弹簧装置将万向导向轮和编码器强制压在地面。2控制系统的硬件设计轮式移动机器人采用美国耵公司的32位定点高性能数字信号处理器TMS320F2812(下面简称F2812)作为核心运动控制器”】。该芯片成本低、功耗小和实26PROCESSAUTOMATIONINSTRUM]ENTATIONVoL34No．11Nove