轮式机器人运动控制的设计

摘要

cqvip:轮式机器人,又名智能小车,最适合在那些人类无法工作的环境中工作,该技术可以应用于无人驾驶机动车、无人生产线、仓库、服务机器人、航空航天等领域。本设计首先详细介绍了轮式机器人硬件系统的设计。系统主控制核心采用了freescale 16位单片机MC9S12DG128B,该系统是CodeWarrior软件平台基础上设计完成的,采用c语言编程。系统硬件包括电源模块、循迹传感器模块、车速测量模块、电机驱动模块以及负责转向的舵机模块的设计。在循迹传感器模块中,为了提高红外传感器的探测距离,采取脉冲发光的方式,用PWM来控制传感器发射管的导通和关闭。以此在得到高瞬时电流的同时,使其平均电流不超过传感器的极限工作电流。其次,本设计通过传感器的敏感距离与传感器的相对输出值之乘积可得此传感器与黑线中心的距离,从而计算出此时黑线位置的坐标值,根据此坐标值来调整小车的运动方向。再次,根据系统硬件的设计和确定的控制策略在Code Warrior4.6集成开发环境下完成了控制器的时钟模块、PWM模块、ECT模块、A/D模块的初始化以及对车体PID控制算法的数学模型进行了研究。最后,通过对小车进行仿真及实车调试运行,验证了本设计的方向及速度控制算法的可靠性。结果表明:本课题设计的智能小车及其控制算法不但具有运行性能良好,可靠性高的特点,实现了自动循迹功能,为后续的研究工作提供了一定的基础。