基于GSM和ARM的家庭服务移动机器人控制系统设计

摘要

随着机器人技术及其支持技术的迅速发展,机器人的应用已经逐渐从工业领域向军事、医疗、农业、服务等领域渗透。人们生活水平的提高,对家庭服务机器人需求的增加及其要求的不断提高,也促使了家庭服务机器人的迅速发展。目前,家庭服务机器人中清洁机器人、保安机器人和娱乐机器人已经有了很大的市场,国内外不少组织都在进行这方面的研究。
　　 本课题根据家庭服务机器人的实际需求设计了系统的总体模型,该总体模型可划分为三大模型,即PC服务器模型、远程人机交互子系统模型和半自主决策移动机器人模型。根据本课题的实际情况,以双驱动轮移动机器人为载体,对半自主决策移动机器人模型进行了实现。首先建立了移动机器人的运动学模型,针对使用低性能直流电机和低分辨率编码器在采用传统PWM调速方式时所产生的驱动轮速度控制的不准确性问题,利用Petri网建立了事件驱动的双驱动轮同步控制模型。其次,以ARM核微控制器LPC2124为核心建立了移动机器人控制的硬件系统,对半自主决策移动机器人模型中部分子系统进行了硬件设计,以GSM无线通讯模块和近距离无线通讯模块为载体实现了移动机器人的远程和近程控制与通讯。最后介绍移动机器人的软件开发,重点对移动机器人无线通讯部分驱动程序的开发进行介绍。
　　 实验表明,采用所建立的同步控制模型进行运动控制时,不仅提高了移动机器人速度控制和位置控制精度,而且节省了大量CPU时间；在通过机器人实现家居室内环境的远程监控方面也取得了良好的效果。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 引言

1.2 家庭服务机器人的国内外现状和关键技术

1.2.1 家庭服务机器人的国内外现状

1.2.2 家庭服务机器人的关键技术

1.3 GSM租ARM在移动机器人中的应用

1.4 课题研究的意义

1.5 课题来源及研究内容

第2章 移动机器人系统设计

2.1 系统总体模型

2.2 远程人机交互子系统模型

2.3 PC服务器模型

2.4 半自主决策移动机器人模型

2.4.1 决策控制子系统

2.4.2 驱动控制子系统

2.4.3 通讯子系统

2.4.4 数据采集子系统

2.4.5 人机交互子系统

2.5 本章小结

第3章 运动学模型和运动控制模型的建立

3.1 运动学模型的建立

3.2 运动控制模型的建立

3.2.1 机器人方位的正逆计算

3.2.2 基于Petri网的双驱动轮同步控制模型

3.3 本章小结

第4章 移动机器人控制系统硬件设计

4.1 MZ28模块和LPC2124微控制器介绍

4.1.1 MZ28模块简介

4.1.2 LPC2124微控制器简介

4.2 控制系统硬件主要模块设计

4.2.1 电源系统设计

4.2.2 LPC2124微控制器系统基本电路设计

4.2.3 驱动控制模块电路设计

4.2.4 通讯模块电路设计

4.2.5 数据采集模块电路设计

4.2.6 语音模块和其它部分电路设计

4.3 本章小结

第5章 移动机器人软件设计

5.1 软件总体设计思想

5.2 近远程无线通讯驱动程序设计

5.2.1 机器人指令处理过程

5.2.2 远程无线通讯模块MZ28驱动程序设计

5.2.3 上下位机间无线通讯驱动程序设计

5.3 本章小结

结论

参考文献

附录

攻读学位期间发表的学术论文

致谢