自主移动机器人控制系统软件设计

随着机器人在非结构化环境中使用的越来越来频繁,机器人所承担的任务与日俱增。8位的微处理器比如MCS-51已经不能满足任务需要。32位的处理器已经成为机器人首选的控制核心。本文提出了一种用于移动机器人的控制方案。这个方案采用红外线和超声波传感器进行定位和避障,使用直流电机实现机器人移动,使用带有嵌入

自主移动机器人控制系统软件设计

项文炳

(自动化与电气工程学院 指导教师：孙勇智)

摘要：随着机器人在非结构化环境中使用的越来越来频繁，机器人所承担的任务与日俱增。8位的微处理器比如MCS-51已经不能满足任务需要。32位的处理器已经成为机器人首选的控制核心。本文提出了一种用于移动机器人的控制方案。这个方案采用红外线和超声波传感器进行定位和避障，使用直流电机实现机器人移动，使用带有嵌入式操作系统µCLinux的ARM芯片S3C44B0X作为CPU。在潜入式操作系统中，应用程序必须通过设备驱动程序才能访问硬件设备，因此必须开发上述硬件的驱动程序。本文详细讲解了直流电机、红外线传感器和超声波传感器的开发细节。另外，还开发了避障应用程序。本文开发的移动机器人不仅实现了诸如前进、后退、左传、右转等基本功能，还实现了避障功能。

关键词： 移动机

一例非完整约束轮式移动机器人控制系统的设计

2004年第20卷第2期2004.Vol.20No.2

电子机械工程

Electro-MechanicalEngineering

55

Ξ

一例非完整约束轮式移动机器人控制系统的设计

柳柱,赵东标,王明昕

(南京航空航天大学机电学院　江苏南京　210016)

摘　要:介绍了一例非完整约束轮式移动机器人机械结构及控制系统软硬件的设计。采用美国Cygnal

公司新研制的C8051F005单片机作为机器人控制系统的CPU及瑞士MAXON公司的直流伺服电机作为双轮驱动单元,利用非完整约束条件和非完整约束运动规划原理,研制了一例非完整约束轮式移动机器人,该机器人可跟踪任意直线、圆弧曲线轨迹等,也可实现原地零半径旋转及任意轨迹运动。运动自主灵活。对直线及圆弧轨迹进行了跟踪实验。关键词:机器人;C8051F005;传感器;运算放大器中图分类号:TP242　　文献标识码:B　　文章编号:1008-5300(2004)02-0055-04

DesignofaNonholonomicRestrainedWheeledMobileRobotControlSystem

LIUZhu,ZHAODong2biao,WANGMing2xin

(Mecha

一例非完整约束轮式移动机器人控制系统的设计

2004年第20卷第2期2004.Vol.20No.2

电子机械工程

Electro-MechanicalEngineering

55

Ξ

一例非完整约束轮式移动机器人控制系统的设计

柳柱,赵东标,王明昕

(南京航空航天大学机电学院　江苏南京　210016)

摘　要:介绍了一例非完整约束轮式移动机器人机械结构及控制系统软硬件的设计。采用美国Cygnal

公司新研制的C8051F005单片机作为机器人控制系统的CPU及瑞士MAXON公司的直流伺服电机作为双轮驱动单元,利用非完整约束条件和非完整约束运动规划原理,研制了一例非完整约束轮式移动机器人,该机器人可跟踪任意直线、圆弧曲线轨迹等,也可实现原地零半径旋转及任意轨迹运动。运动自主灵活。对直线及圆弧轨迹进行了跟踪实验。关键词:机器人;C8051F005;传感器;运算放大器中图分类号:TP242　　文献标识码:B　　文章编号:1008-5300(2004)02-0055-04

DesignofaNonholonomicRestrainedWheeledMobileRobotControlSystem

LIUZhu,ZHAODong2biao,WANGMing2xin

(Mecha

以旅行家TMIIA机器人为被控对象,建立一套机器人无线远程控制系统,搭建无线局域网,设计机器人远程控制系统的硬件和软件结构;针对目前无线网络传输带宽窄与传输数据量大的矛盾,提出采用改进的Elman网络去预测网络带宽利用率,并根据预测结果调节视频数据流的发送速率。实验结果表明,该方法在很大程度上改善了移动机器人无线远程控制系统的控制性能。

21 0 2年 4月

机床与液压MACHI NE T0OL& HYDRAUL CS I

Ap . 01 r2 2

第4 0卷第 7期

Vo. 0 No 7 14 .

D:1 . 9 9 j i n 1 0 OI 0 3 6/.s . 0 1—3 8 . 0 2 0 . 2 s 8 12 1 .7 03

基于嵌入式系统的移动机器人无线远程控制系统设计田景文，伍延禄，高美娟( .北京联合大学，北京 1 0 0;2 1 0 1 1 .北京 t _大学，北京 10 2 ) v - 009摘要：以旅行家 I I A机器人为被控对象，建立一套机器人无线远程控制系统，搭建无线局域网，设计机器人远程控制系统的硬件和软件结构；针对目前无线网络传输带宽窄与传输数据量大的矛盾，提出采用改进的 Ema l n网络去预测网络带

宽利用

为了解决封闭式移动机器人控制系统存在的诸多问题,提出并实现了一种基于32位嵌入式系统的开放式移动机器人控制系统。开放式控制器集成了友好的人机界面、两种无线通讯接口和多种串行接口,通过串口与本体控制器通讯。系统软件采用嵌入式μC/GUI、轻量级TCP/IP协议栈LwIP和实时多任务操作系统内核μC/OS-II,以多任务和多任务通讯机制管理移动机器人各应用功能模块。讨论了命令控制

维普资讯

第2 4卷第 9期20 0 7年 9月

机

电

工

程

Vo . 4 NO. 12 9Se . 2 7 p 00

M ECHANI CAL& ELECTRI CAL ENGI NEERI NG AGAZI M NE

开放式移动机器人嵌入式控制系统的设计与实现刘其峰，朱世强，刘松国，罗利佳(江大学机械电子控制工程研究所，江杭州 30 2 )浙浙 107

摘要：了解决封闭式移动机器人控制系统存在的诸多问题，出并实现了一种基于 3为提 2位嵌入式系 统的开放式移动机器人控制系统。开放式控制器集成了友好的人机界面、种无线通讯接口和多种串两 行接口，过串口与本体控制器通讯。系统软件采用嵌入式 I/ U、量级 T P I通￣ G I轻 C C/P协议栈 L l w P和实

时多

文献综述

前 言

随着科学技术的迅速发展和人民生活水平的日益提高，机器人已经应用到军事、工业生产、海空探索、医学、农业、服务业、娱乐业等各个领域，机器人的出现有力的推动了科技的进步和社会经济的发展，带给人们巨大的经济财富。机器人技术是在新技术革命中迅速发展起来的一门新兴学科，是人类最伟大的发明之一，其研究一直是国内外极为重视的高技术领域，各国的研究机构已经根据需要研制出多种不同用途的机器人。移动机器人是机器人学中的一个重要分支，具有重要的军用和民用价值。

美国机器人协会（Robot Institute of American）定义机器人为：机器人是一种用来移动材料、零件、工具或特定装置的可重新编程的多功能操作器，可通过改变编程运动来执行不同的任务。从二十世纪六十年代第一台机器人诞生以来，机器人的应用越来越广泛，几乎渗透到所有领域。移动机器人的发展共经历了三个阶段：第一代机器人属于可编程示教再现型 ， 第二代则具有一定感知功能和自适应功能的离线编程机器人， 第三代机器人是智能机器人 ， 它不仅具有感觉能力 ， 而且还具有独立判断和行动的能力。

按不同的分类方法可将移动机器人分为很多种类：按控制方式或自主水平来分，分为遥控式移动机器人、半自主式

本科毕业设计 题目：

学 院: 专 业: 学 号: 学生姓名: 指导教师: 日 期:

移动机器人FastSLAM算法研究

武汉科技大学本科毕业设计

摘 要

移动机器人同时定位与地图创建是实现未知环境下机器人自主导航的关键性技术，具有广泛的应用前景，也是目前机器人研究的热门课题之一。基于卡尔曼滤波器的SLAM算法有计算的复杂性以及对数据融合误差非常敏感的缺点，使其不能再实际环境中得到广泛应用。

为解决传统SLAM算法的缺陷，介绍了一种基于Rao-Blackwellized粒子滤波器的FastSLAM方法，该方法将SLAM问题分解为对机器人姿态和路标在地图中的位置的递归算法。每一粒粒子都有对应的地图，再将地图估计分解成N个独立的特征估计，路径估计采用粒子滤波器，地图估计采用扩展卡尔曼滤波器。

FastSLAM有机地将粒子滤波器与卡尔曼滤波器集成在一起，鲁棒性地解决数据关联和多目标跟踪问题，其时间消耗与路标的数量成对数关系，计算量小，用时短。

基于Rao-Blackwellized粒子滤波器的FastSLAM算法是一种高效的机器人同步定位和绘制地图的算法，其具有高效性和准确性，该方法使用提高了机器人地图创建

哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）

摘 要

本文首先对机器人的国内为发展现状做了介绍，同时根据设计要求对机器人的整体方案进行了分析，包括几何尺寸、驱动芯片的选择和程序的编制。然后从机器人性能要求的角度出发，分别对机器人的运动方式、模型结构和车体成型方式做了比较，最终确定了非完整约束轮驱四轮式移动结构模型——后轮同轴驱动，前轮转向的轮型机器人。

文章对移动机器人硬件结构做了详细的可行性分析及设计，并且做了相应的计算、校核，主要包括：驱动轮电机和转向轮电机的选择及其驱动电路的设计；齿轮的设计计算和校核；转向机构设计和车体的一些机械结构设计等。并且针对本设计所研究的机器人，设计了驱动模块。本设计中，采用增量式光电编码器测量移动机器人后轮的实时转速，进而通过特定算法得到实时电机驱动模块的PWM控制量，实现运动机器人运动的闭环控制。

最后，本文对所作研究和主要工作进行了总结，并将设计的轮型机器人的结构进行联合调试。实验结果表明，该系统性能稳定、可靠，可控制性高，安全性高，达到了本设计的设计要求。

关键词：轮式移动机器人(WMR)；硬件；非完整约束；驱动模块

-I-

哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）

Abstract

In

多移动机器人通信技术综述

多移动机器人通信技术综述

孙亮１　　张永强２　　乔世权２

１．　河北科技大学人事处　　０５００１８２．　河北科技大学信息科学与工程学院

移动机器人技术是近年来发展起来的一门综合学科，集中了机械、电子、计算机、自动控制等多学科最新研究成果，代表了机电一体化的最高成就。随着移动机器人在各领域的应用，人们对

［１］

器人系统中各机器人了解其它机器人的意图、目标和动作以及当前环境状态等信息，进而进行有效的磋商，协作完成任务。机器人之间的通信一般分为隐式通信和显式通信两类。

隐式通信系统通过外界环境和自身传感器来获取所需的信息并实现相互之间的协作，机器人之间没有直接进行信息交换。在隐式通信中机器人在环境中留下某些特定信息，其通过传感器获取外界环境信息的同时，也可能获取到其它的机器人遗留下的信息。此多机器人系统中，各机器人之间不存在数据的显式交换，所以无法使用一些高级的协调协作策略，降低了完成复杂任务的能力。

使用显式通信的多机器人系统利用特定的通信介质，快速有效地完成各机器人间信息的交互，实现许多在隐式通信下无法完成的高级协调协作策略。但由于多机器人系统在通信的实时性、可靠性等方面有特殊要求，所以针对适用于多机器人系统分布式控制结构的特定环境

南昌航空大学科技学院学士学位论文

轮式移动机器人的结构设计

摘要：本文首先对机器人的国内为发展现状做了介绍，同时根据设计要求对机器人

的整体方案进行了分析，包括几何尺寸、控制芯片的选择。然后从机器人性能要求的角度出发，分别对机器人的运动方式、模型结构和车体成型方式做了比较，最终确定了非完整约束轮驱四轮式移动结构模型——后轮同轴驱动，前轮转向的轮型机器人。 本文对移动机器人硬件结构做了详细的可行性分析及设计，并且做了相应的计算、校核，主要包括：驱动轮电机和转向轮电机的选择；齿轮的设计计算和校核；前后减震系统以及转向机构设计和车体的一些机械结构设计等。对轮式移动机器人的运动学特性进行了分析，建立了不考虑滑行、刹车等的轮式移动机器人的运动学模型。 最后，本文对所作研究和主要工作进行了总结，并将设计的轮式机器人的结构进行联合调试。实验结果表明，该系统性能稳定、可靠，可控制性高，安全性高，达到了本设计的设计要求。

关键字：轮式移动机器人 运动学模型 结构设计

指导老师签名：

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南昌航空大学科技学院学士学位论文

The structu