基于双码盘的竞赛机器人运动控制系统设计与研究

摘要

随着智能控制、计算机网络、仿生学以及人工智能等理论的发展，移动机器人技术的研究及应用越来越受到国内外学者的重视。机器人竞赛正在全世界范围内积极开展并广泛推广，本文就是以亚太大学生机器人大赛为依托展开对机器人技术的研究。
　　首先，对机器人大赛的任务要求和比赛规则进行详细分析，制定机器人总体方案，我们设计的方案是三自一从的机器人群，分别司职不同的战术功能。其中，主自动为机器人设计的核心，对主自动机器人简化后的模型建立运动学方程。
　　其次，以研究竞赛机器人导航定位为主要目标，设计基于双码盘的竞赛机器人导航定位控制功能。通过双码盘和航位推测估计机器人当前位姿，为机器人导航提供重要的外部依据，设计机器人导航定位的控制方案。其中包括机器人定位的理论推导、导航的实现、机器人定位的误差分析以及机器人意外处理。
　　再次，设计机器人嵌入式控制系统。本文设计的基于32位 ARM7微处理器LPC2290嵌入式控制系统。ARM7上运行mC/OS-Ⅱ实时操作系统，增加系统的多任务处理能力。系统主要包括硬软件的设计，mC/OS-Ⅱ在ARM7微处理器上的移植。
　　最后，研究机器人的控制系统的实现，包括双CPU结构的一主一从处理器模式。主处理器主要负责任务调度、超声波避障、传感器及外围电路，从处理器负责接收主处理器传来的数据请求，控制电机做出适当的动作，实现机器人的作业任务。

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第一章 绪论

1.1 机器人发展概况

1.2 机器人技术的研究现状

1.3 论文选题的意义和研究内容

第二章 竞赛机器人总体设计

2.1 亚太机器人大赛的主题和规则

2.2系统总体设计

2.3机器人理想运动学模型

第三章 基于双码盘的竞赛机器人定位导航

3.1 机器人定位技术

3.2基于编码器的应用

3.3 基于双码盘的定位实现

3.4竞赛机器人导航

3.5机器人定位误差校正

3.6机器人碰撞处理

第四章 嵌入式系统设计

4.1嵌入式系统的定义和特点

4.2 系统硬件设计

4.3 嵌入式系统软件设计

第五章 机器人控制系统

5.1控制系统总体结构

5.2驱动系统设计

5.3超声波控制

5.4运动控制

5.6 运动跟踪实验

第六章 总结与展望

致谢

参考文献

附 录

在校期间研究成果