排爆机器人的运动控制系统及其便携式遥操作监控系统设计

摘要

随着战争的远去，恐怖活动正日益引起人们的关注。由于炸弹袭击相对其他恐怖活动来说具有成本低廉，携带方便，隐蔽性强，威胁巨大等优势，炸弹袭击正成为恐怖主义者使用最频繁的杀伤手段。应对炸弹袭击这样的威胁，世界各国尤其是发达国家都十分重视对反恐机器人的研究，在这类机器人中排爆机器人成为研究最为集中的热点。
　　本文根据排爆机器人的工作要求提出一种自主研究设计的排爆机器人设计方案并根据其特点设计并提出一种空间定位系统。另外还提出一种基于广义回归神经网络的机器人逆运动学求解算法用于完成对疑似爆炸物等随机目标的实时定位与抓取任务。本文研究并设计了排爆机器人的车载控制系统，另外还研究并设计了排爆机器人的一种便携式遥操作监控系统。
　　本论文的主要研究内容包括:阐述了排爆机器人的研究背景、国内外研究现状并且提出一种自主研究设计的排爆机器人设计方案;针对自主研究设计的排爆机器人的车载机械臂分析并建立其D-H坐标系，并根据此坐标系推导出了其正运动学方程;为了实现车载机械手对随机目标空间位置的实时定位分析并提出一种随机目标空间定位方法;为了让工作在非结构化环境中的排爆机器人车载机械手能够实时抓取随机目标分析并提出一种基于广义回归神经网络的机器人逆运动学求解算法;针对排爆机器人多任务的特性研究并分析了其车载控制系统硬件实现和便携式遥操作监控系统的硬件实现所必需的各组成部分;为了开发车载控制系统详细介绍了嵌入式Linux开发环境的搭建;为了开发便携式遥操作监控系统的应用程序详细介绍了WindowsCE开发环境的搭建;针对排爆机器人车载控制系统的任务要求设计了车载控制系统应用程序的各个模块;根据便携式遥操作监控系统的任务要求设计了其应用程序的各个模块。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 引言

1．2 选题背景

1．3 国内外研究现状

1．4 排爆机器人基本结构

1．5 本课题主要研究内容

2 排爆机器人机械结构及运动学建模简述

2．1 引言

2．2 排爆机器人的D-H坐标系

2．3 排爆机器人的运动学方程

2．4 本章小结

3 随机目标空间定位方法

3．1 引言

3．2 随机目标空间定位系统解决方案

3．3 本章小结

4 基于神经网络的逆运动学求解算法

4．1 引言

4．2 GRNN神经网络模型原理

4．3 基于GRNN神经网络的机器人逆运动学求解算法

4．4 本章小结

5 排爆机器人控制系统硬件平台介绍

5．1 硬件设计整体方案

5．2 车载控制系统硬件平台

5．3 便携式遥操作监控系统硬件平台

5．4 本章小结

6 嵌入式开发环境搭建

6．1 车载控制系统嵌入式开发环境的搭建

6．2 便携式遥操作监控系统嵌入式开发环境的搭建

6．3 本章小结

7 排爆机器人控制系统软件设计

7．1 排爆机器人控制系统软件设计整体方案

7．2 排爆机器人车载控制系统软件设计

7．3 便携式遥操作监控系统软件设计

7．4 本章小结

8 结论与展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间从事科学研究及发表论文专利情况