轮式移动机器人的智能驱动控制系统研究

摘要

移动机器人的发展不但对工业生产和科研工作起到了举足轻重的作用，而且对社会生活也带来了深远的影响，尤其是轮式移动机器人备受社会的关注。本文将嵌入式技术融入到机器人技术当中，采用高性能、低功耗的三星嵌入式处理器S3C2440A来设计了轮式移动机器人的智能驱动控制系统。
　　 本文首先对国内外机器人的发展历史及现状进行分析，结合轮式移动机器人的机械结构和功能需求设计出基本框架。移动机器人机械结构采用三轮式，其中前两轮为驱动轮，后为一万向轮。硬件电气电路主要包括电源模块、复位电路模块、存储器模块、RS232通信模块、USB设备信息传输模块、传感器数据采集模块、直流电机驱动及测速模块，实现了系统的能量供给、数据存储和传输、环境感知、行为执行等功能。在硬件基础上，建立Linux操作系统平台，搭建交叉编译环境，编写系统设备驱动程序，对内核进行修改、配置和编译，将引导程序、修改和定制后的内核、根文件系统移植到ARM板中去。在此基础上，通过速度检测装置对系统建立了速度闭环方案，采用积分分离PID控制算法，编写速度读取程序、速度控制程序，运动控制程序，实现机器人的精确控制。
　　 本系统采用嵌入式技术完成轮式移动机器人的智能驱动控制系统，由于嵌入式处理器的处理数据速度的高效性和稳定性，为实现机器人的深入研究和扩展应用打下了良好的基础。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 移动机器人的发展历史及现状

1．1．1 国外移动机器人的发展历史及现状

1．1．2 国内移动机器人的发展历史及现状

1．2 嵌入式系统

1．2．1 嵌入式系统的概述

1．2．2 嵌入式操作系统

1．3 本课题的研究意义及内容

1．4 本章小结

第二章 相关技术概述

2．1 ARM处理器

2．2 linux操作系统

2．3 直流电机控制

2．4 机器人的运动控制算法

第三章 轮式移动机器人的总体设计

3．1 轮式移动机器人的机械结构

3．2 轮式移动机器人的电气结构

3．2．1 S3C2440A微控制器及其相关接口

3．2．2 电源电路

3．2．3 复位电路

3．2．4 电机驱动部分设计

3．2．5 传感器数据采集电路的设计

第四章 嵌入式系统软件平台的搭建

4．1 嵌入式开发环境的搭建

4．1．1 Linux操作系统的安装

4．1．2 交叉编译环境的搭建

4．2 系统引导加载程序Bootloader的移植

4．3 嵌入式Linux内核的配置与编译

4．4 嵌入式Linux的根文件系统

第五章 轮式移动机器人系统的配置与移植

5．1 Linux设备驱动程序的介绍

5．1．1 驱动程序的简介

5．1．2 将设备驱动加载到Linux内核

5．2 电机驱动程序的设计与实现

5．2．1 电机硬件电路设计

5．2．2 电机驱动程序的实现

5．3 机器人系统中PID控制算法

5．4 速度控制程序

5．5 运动控制程序

5．6 系统的调试与实验

5．6．1 系统的调试

5．6．2 系统的实验

第六章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

发表论文和科研情况说明

致谢