嵌入式移动机器人避障驱动系统开发与实现

摘要

随着智能机器人技术的不断发展，应用领域的不断扩大，智能型家用机器人的研发己成为一项极具应用前景的高新技术行业，而且也是智能机器人目前研究的一个重要热点。本文完成了家用轮式移动机器人控制系统软硬件平台构建、自动避障系统的算法实现、步进驱动系统及超声波避障系统的开发。
　　 智能型家用机器人平台不但要灵活、可靠，而且还要便于移植和功能扩展。根据以上要求，本文基本内容组织如下：介绍了嵌入式操作系统在机器人中应用的必要性，轮式移动机器人硬件平台的设计，说明了所构建的基于ARM的轮式移动机器人系统的总体结构。基于S3C44BOX+uClinux系统平台开发出步进电机运动控制系统。说明了轮式移动机器人选用步进电机的优越性。设计出步进电机驱动电路，开发出嵌入式Linux下的步进电机设备驱动程序。
　　 最后，本文探讨了超声波测距系统的软硬件实现及自动避障系统的工作过程。设计出超声波测距系统的硬件电路，开发出在嵌入式Linux系统下的超声波设备驱动程序。在Linux环境下运用避障算法编写出应用程序，应用超声波设备传回的外围环境信息，通过控制决策调用步进电机设备驱动，使机器人实现了避障、导航功能。然后对整个机器人平台进行总结，作出了性能改进，为下一步机器人的研发工作奠定了基础。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 课题背景

1.2 家用移动机器人研究概况

1.3 嵌入式系统发展概况

1.4 嵌入式系统在机器人上的应用

1.5 本文研究内容及结构

第2章 系统的需求

2.1 系统的应用范围

2.2 系统的功能需求

2.3 系统的非功能需求

2.4 系统的目标

2.5 小结

第3章 系统应用技术概述

3.1 使用uClinux作为机器人操作系统

3.1.1 uClinux应用特征

3.1.2 uClinux设计特征

3.2 uClinux组成结构

3.2.1 uClinux系统组成

3.2.2 uClinux文件目录结构

3.3 BootLoadcr系统引导程序

3.3.1 Stage1主要任务

3.3.2 Stage2主要任务

3.4 uClinux系统移植过程

3.4.1 处理器结构层次移植

3.4.2 芯片层次移植

3.4.3 板级移植

3.5 uClinux系统烧写过程

3.5.1 开发环境建立

3.5.2 uClinux的安装、配置

3.5.3 uClinux的编译、烧写、运行

3.6 Ramdisk文件系统制作

3.6.1 Ramdisk文件系统制作

3.6.2 配置应用程序自动运行

3.7 小结

第4章 系统的设计

4.1 机械结构

4.2 步进电机概述

4.3 步进电机驱动控制系统

4.3.1 驱动控制系统构成

4.3.2 驱动控制电路设计

4.4 步进电机运行特性分析

4.4.1 速度控制研究

4.4.2 升降速控制方案

4.5 驱动系统软件设计

4.6 小结

第5章 系统的实现

5.1 避障控制策略

5.2 超声波传感器

5.3 测距系统组成

5.4 超声波测距模块

5.4.1 超声波传感器硬件电路

5.4.2 超声波测距模块硬件电路

5.5 测距系统软件设计

5.6 超声波测距模块驱动程序设计

5.6.1 设备驱动程序接口及基本接口函数实现

5.6.2 中断处理

5.6.3 编译和测试驱动模块

5.7 小结

第6章 系统测试

6.1 系统测试目标

6.2 使用的系统测试类型

6.2.1 功能测试

6.2.2 性能测试

6.2.3 恢复测试

6.2.4 文档测试

6.3 系统主程序测试

6.4 系统软件测试

6.5 测试用例

6.6 测试结果

6.7 结果分析

6.8 小结

结论

参考文献

致谢