基于S3C44B0X和VxWorks的污水管道机器人控制系统研究和设计

摘要

针对大量的排污管道在使用一段时间后，难免会出现破损和不同程度的堵塞问题。传统的污水管道检修方法落后、效率低下、费时费力的现状而提出设计污水管道作业机器人。设计了S3C44BOX为控制器的硬件系统。在软件方面，由于污水管道机器人的控制任务比较多，控制逻辑结构比较复杂，如果采用无操作系统的控制系统软件，此控制软件必然很复杂，因此，为保证系统的实时性和简化控制系统软件的设计，研究了嵌入式系统VxWorks并把它引入到污水管道机器人的控制系统。
　　本控制系统分地面和地下两部分。地下控制系统以VxWorks为核心。对机器人本体采用电液结合的控制方式。通过对该机器人的运动规划与控制和各工作部件工作的协调与控制等，实现机器人的自主运动和各个工作部件的协调工作，即实现对清理装置的转速和扭矩，推进油缸的推进力和推进速度进行控制。由地面控制系统对机器人进行监控和数据处理，两者间的数据用有线方式传输。
　　本机器人采用液压驱动为动力，基于VxWorks嵌入式操作系统通信、图像传输和故障处理的控制系统。系统的实时性、可靠性、稳定性和智能化程度高，具有很高的实用价值。

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1绪论

1.1选题依据

1.2 国内外研究现状

1.3课题研究的来源和主要研究工作

2机器人系统介绍

2.1 本体结构与工作原理

2.2控制系统

3 控制系统的主要硬件设计与实现

3.1电源电路

3.2系统复位电路

3.3 S3C44B0X微控制器

3.4系统时钟电路

3.5以太网控制器RTL8019

3.6存储器

3.7通信电路的设计

3.8传感器电路设计

3.9监视系统的设计

3.10驱动板的设计

4 VxWorks操作系统

4.1 嵌入式操作系统

4.2 嵌入式实时系统VxWorks

4.3 S3C44BOX的VxWorks BSP的设计

5 VxWorks下设备驱动程序的设计

5.1 VxWorks设备及设备驱动程序概述

5.2 VxWorks网络设备驱动程序

5.3 VxWorks串口设备驱动程序

6机器人的数字PID控制

6.1控制对象数学模型的建立

6.2数字PID控制器的设计

7控制系统应用程序设计

7.1串口通信的设计

7.2通信协议设计

7.3下位机应用程序设计

8总结和展望

8.1本课题的主要研究成果

8.2系统存在的问题

8.3应用前景

致谢

参考文献