基于CAN总线的EOD机器人驱动控制系统研究

摘要

爆炸物处理机器人主要应用于清理战争中遗留的炮弹,及时安全地解除恐怖分子制造的爆炸事件或部分常规军火的运输,炸物处理机器人及其关键技术的研究对机器人学的发展具有很大的理论意义.本文以轮履互换式移动机器人为研究对象,重点对爆炸物处理机器人的底盘行走驱动控制进行了研究和设计,构建了基于CAN总线的机器人驱动控制系统,并设计了模糊控制器对机器人行走马达的速度进行控制.在底盘机构设计中,通过对几种不同方案的分析比较,确定了轮履互换的移动机构、液压传动方案和阀控马达的液压控制方式.在此基础上,通过对机器人总体的控制系统分析,构建了采用CAN总线通讯由一个操作站和两个控制站构成的机器人驱动控制系统.针对液压阀控马达模型建立困难而又不准确,路面凸凹不平造成冲击载荷时变等问题,设计了模糊控制器对行走马达的速度进行闭环控制.最后运用芬兰EPEC的控制器搭建了液压马达速度控制平台,实现了CAN总线通讯,并对设计的模糊控制器进行了实验.另外,对模糊控制和传统PID控制的性能结果进行了比较分析.本文对爆炸物处理机器人底盘结构及驱动控制系统的设计是可行的,具有一定的现实意义.在此基础上还可以开发出海底采矿遥控车等重量较大的应用机器人.文中设计的模糊控制器也能基本满足对马达速度控制的要求.

目录

文摘

英文文摘

原创性声明及关于学位论文使用授权说明

第一章绪论

1.1概述

1.2 EOD机器人的国内外研究与应用现状

1.2.1国外EOD机器人研究与应用现状

1.2.2国内EOD机器人研究与应用现状

1.3 EOD机器人相关技术分析

1.4课题来源、研究意义及论文的主要内容

1.5本章小结

第二章EOD机器人底盘系统构成与设计

2.1 EOD机器人系统方案

2.2 EOD机器人行走底盘机构设计

2.2.1 EOD机器人所要满足的基本性能要求

2.2.2移动机构

2.2.3底盘结构尺寸设计

2.2.4动力装置

2.2.5传动系统

2.2.6液压控制方式

2.3 EOD机器人的控制系统

2.4 GPS全球定位系统

2.5本章小结

第三章EOD机器人运动学、动力学分析

3.1履带式机械行驶原理

3.2 EOD机器人的运动学分析

3.2.1履带式行走机构的运动学分析

3.2.2履带式行走机构的运动特性

3.2.3 EOD机器人位姿描述

3.3 EOD机器人的动力学分析

3.4稳定性校核

3.5本章小结

第四章基于CAN总线的EOD机器人驱动控制系统设计

4.1 CAN总线工作方式分析

4.1.1 CAN总线通讯协议

4.1.2 CAN总线的构成

4.1.3 CAN总线的数据通讯过程

4.2 EOD机器人驱动控制系统的总体设计

4.2.1 EOD机器人驱动控制系统要求

4.2.2 EOD机器人驱动控制系统结构设计

4.2.3 EOD机器人驱动控制系统的特点

4.2.4 EOD机器人驱动控制系统功能设计

4.3 EOD机器人驱动控制系统CAN总线设计

4.4本章小结

第五章行走速度模糊控制

5.1行走马达速度控制

5.2模糊控制系统设计

5.2.1模糊控制系统的构造

5.2.2模糊器的设计

5.2.3模糊规则库的设计

5.2.4模糊推理机的设计

5.2.5解模糊器的设计

5.3本章小结

第六章液压马达速度控制实验

6.1实验平台

6.1.1液压平台

6.1.2控制平台

6.1.3软件平台

6.2实验目的

6.3实验软硬件设计

6.4试验过程和结果

6.5本章小结

第七章全文总结

参考文献

附录1：机器人底盘设计计算书

附录2：攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢