(毕业论文)直进轮系机器人行走机构的设计22.docx

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1、论文题目：直进轮式机器人人行走机构的的设计 完完成日期： 指导教师师签字： 答辩小组成员签签字： 摘要 随着科科技的不断发发展，对于外外星球与未知知地域探索的的增加，使得得机器人的应应用显得越来来越重要，随随着机器人的的发展，其渐渐渐地走向了了成熟，由原原来的室外工工作走向了室室内工作，由由原来固定的人工环境逐渐渐的走向移动式的的非人类工作环境。在现阶阶段，机器人人的研究已经经在研究领域域显的非常重重要。无论是是在军事还是是服务业等都都得到了充分分的应用，用用无线方式接接收信号的方方式实施有效效控制，按照照人类预想的的实行快速有有效地完成移移动。轮式机机器人有其明明显的特点，机机构简单并且且活

2、动十分灵灵活这使得轮轮式机器人备备受青睐。另另外移动机器器人有全方位位与非全方位位两种形式。同同样的，轮式式移动机构在在类型方面也也有很多，一一般的轮式机机构，很难定定位和定向，然然而全方位机机构则可以利利用本身所具具有的轮式结结构特点来很很好的实现定定位和定向的的功能，其自自身的轮式结结构使得在很很多场合尤其其具有优越性性；比如说狭狭窄的弯道地地域，全方位位机器人灵活活自如，原地地零半径旋转转，很轻松的的转弯。其精精准的的定位位功能，其在在未来的应用用与发展当中中有着不可或或缺的功能，这这势必会影响响未来机器人人的发展。本文正是本着对对机器人未来来的发展为基基石，结合全全方位机器人人对未来不

3、可可磨灭的贡献献，在其原有有的基础上进进一步完善功功能，设计出出了一种新型型的机器人机机构。使得机机器人功能的的最大化，以以便于做为防防爆，探索，侦侦查等工作的的一个搭载平平台。文章在在基于一系列列的先进平台台上，研究一一种全方位的的多功能机器器人，各个独独立运行的驱驱动系统，再再加上其所拥拥有的智能系系统化模板，这这些有机的相相结合为后面面的继续研究究，提供了一一个良好的平平台。此次本本文提出了一一个运动控制制的方案，其其特有的双向向电机独立驱驱动，形成双双驱动动力，搭搭载特有单片片机模块的控控制系统，实实现了机器小小车的全方位位移动。借此此来完善机器器人对弯道及及沟壑的越障障能力。关键词：

4、控制系系统 机构构设计 驱驱动机构 ABSTRACCTWith rooboticcs in extraaterreestriaal expplorattion, fieldd tripps , mmilitaary, ssecuriity annd othher neew areeas too be iincreaasinglly widdespreead addoptioon of robottics ffrom tthe inndoor to ouutdoorr , fiixed , moviing tooward the aartifiicial envirronmennt , nnot

5、 arrtificcial eenviroonmentt. Mobbile rrobotss havee becoome ann impoortantt brannch off robootics reseaarch. In maany occcasioons, mmilitaary, ddangerrous ooperattion aand thhe serrvice has bbeen aapplieed , yyou neeed too receeive rreal-ttime rrobot contrrol coommandds wirrelesssly too the desirre

6、d sppeed, direcction and ttrajecctory flexiible aand coomforttable to moove . Becauuse off wheeeled rrobot mechaanism whichh is ssimplee, fleexiblee feattures activvitiess partticulaarly ffavoreed. Thhe mobbile ffeaturres caan be dividded innto noon- moobile robott rounnd andd rounnd twoo kindds. Th

7、he typpe of wheell moveement mechaanism is allso a lot ffor thhe aveerage wheelled moobile mechaanism can nnot bee arbiitraryy locaation and oorienttationn, andd a fuull raange oof movving aagenciies caan usee the wheell has the ppositiioningg and orienntatioon funnctionn , caan be realiized iin a t

8、two-diimensiional planee the movemment ffrom iits cuurrentt locaation in anny dirrectioon witthout the nneed tto chaange tthe atttitudde of the bbody , in ssome ccases theree are obvioous addvantaages ; suchh as wwhen aa narrrow orr crowwded pplacess of wwork , fulll moviing meechaniism foor itss ze

9、roo turnning rradiuss and flexiibilitty freee to walk throuugh. IIn addditionn, manny reqquire preciise poositiooning and hhigh aaccuraacy trrajecttory ttrackiing tiime, ffull- movemment mmechannism ccan poositioon theeir miinor aadjusttmentss . Ass the roundd wheeel movving mmechannism hhas a uniqu

10、ue chaaracteeristiic of the ggeneraal wheeeled mobille mecchanissm cann not be reeplaceed , ffor thhe stuudy off mobiile roobot tto wallk in an immportaant seense, becomme thee devellopmennt treendof the rrobot movinng boddies.In thiss papeer, a multii-purppose mmobilee roboot as reseaarch oobjectt,

11、 andd combbine rrobotiics deeveloppment in ouur couuntry , to furthher raaise tthe cuurrentt numbber off funcctionss and the nneed tto furrther meet the nneeds of peerformmance indiccatorss, dessignedd a neew typpe of robott mechhanismm . Roobot mmechannism ccan bee usedd as aa plattform equippped w

12、with ddetecttion, invesstigattion, and eexplossion-pproof operaation. In tthis ppaper, the behavvior oof wheeeled mobille robbot coontroll baseed on multii- sennsor ttechnoology, bothh harddware and ssoftwaare asspectss of mmobilee roboot arcchiteccture , robbot deesign , mottion ccontrool commponen

13、nts , such as exxpandeed in-depthh studdy andd disccussioon , aa motiion coontroll scheeme iss propposed , andd behaavior contrrol syystem for mmobilee roboots . To immprovee the robott on tthe coornerss and gullyy climmbing obstaacle ccapabiility . Keywoords : Conttrol ssystemm drivve mecchanissm d

14、essign aagencyy.目录1引言11.1简介111.2发展概况况11.3在国内外外研究现状21.4背景及意意义论文41.5论文的主主要内容62轮式机器人的的运动控制821 移动动机器人控制制系统设计82.1.1 原理82.1.2 元器件的选选择82.1.3 移动机器人人在平台上的的总体结构92.1.4移动动机器人硬件件系统系统92.1.5移动动机器人的电电源和驱动模模块102.1.6移动动机器人传感感器系统102.2 移动动机器人运动动控制研究103轮式机器人设设计153.1移动机器器人结构分析析153.1.1驱动动机构153.1.2车轮轮1732 移动动机器人的结结构设计17结论3

15、0致谢31参考文献3221引言1.1简介机器人的建立、发发展与诞生，220世纪期间间，自动控制制系统成为了了最权威研究究创新成果。由由爬行机器人人行走到两条条腿走路站立立，只用不到到20年的时时期，然而人人类进化的过过程却经历了了数百万年。现现在的工业机机器人技术已已经向前得到到了前所未有有的快速发展展。机器人已已经能够使用用工具看，听听，讲，逐渐渐开始能够做做出类似人类类的行为和一一些思想上独独立的决定，该该应用程序已已逐渐从传统统的制造业扩扩大到军事领领域，有些领领域对海洋勘勘探活动，对对宇宙的探索索起到了至关关重要的作用用，而且逐渐渐的开始进入入家庭与服务务行业。作为为一种先进的的机电一

16、体化化产品，机器器人和自动化化控制系统技技术的发展，技技术方面的发发展是分不开开的。 现在，我我们知道移动动机器人是由由传感器，远远程控制系统统和自动控制制的移动运营营商来共同组组成的。移动动机器人具有有移动功能，您您可以在危险险，恶劣的环环境，使用普普通机器人的的灵活性和机机动性代替人人的工作。随随着经济和科科技的快速发发展，人类探探索未知世界界的梦想越来来越激烈的快快速发展，机机器人的快速速发展所取得得的成就前所所未有。 六六七十年代，世世界超级大国国美国和苏联联就已经发明明了机器人，并并且成功的探探索了月球，并并且取得了良良好的效果。美美国3号“探险家” ，很顺利利在月球上完完成任务，包

17、包括挖沟，越越障等。同时时，苏联的“月球人” 20日到到达月球表面面，其携带的的凿岩机所配配备的完全智智能化使其平平稳着陆并且且进入土壤和和岩石后收集集样品，并成成功的带回地地球1。当在在20世纪770年代初，早早稻田大学开开发了一种两两足步行机器器人，它具有有很多特殊的的功能，这些些机器人可以以适应许多复复杂的环境且且不受外部环环境因素：诸诸如温度，空空间，湿度，重重力，磁场和和辐射的影响响。1.2发展概况况 短短的的20年时间间，使得机器器人的研究状状态变得异常常的活跃，而而且还快速的的发展，其关关键原因在于于：第一，机机器人在各个个领域的应用用范围逐渐的的在变宽。其其次，它是科科学和技术

18、的的世界，机器器人的广泛传传播，与人类类不断地探索索未知的世界界，都使得机机器人充满了了巨大的潜力力。机器人的的作用日益突突进，对人类类的生活显得得越来越重要要，安全与稳稳定成为了评评估机器人的的标准之一，所所以提高机器器人的产量和和质量已成为为这一阶段的的一个不可缺缺少的手段，截截至到目前，对对具有步行分分割体的机器器人在地面上上主要分为三三种类型履带带式，足式和和轮式。这三三中都有各自自的特点22。（ 1 ）履带带式。第一次次出现在坦克克和装甲车，后后来逐渐应用用到组织在地地面上，因为为履带机制可可以很容易地地越过沟壑，并并穿越障碍，通通过沟渠，常常应用于复杂杂地形侦察和和探索，比较较其承

19、载能力力强，但履带带的结构导致致了其操作不不灵活。（ 2 ）足式式。步行机器器人的适应比比较强，特别别是多足机器器人，可以轻轻松跨越的步步骤和一些障障碍，但作用用并不一致的的能力，速度度慢，控制比比较复杂，比比较难以实施施。其足式机机器人又可以以从移动行走走上大致可分分为两类：静静态和动态行行走机器人。（ 3 ）轮式式。四轮移动动机器人尤其其明显的几个个特点，一：操作简单，二二：稳定，三三：结构轻巧巧，四：移动动速度迅速且且灵便容易操操控。常适用用于行走在平平坦的地面，移移动速度快，但但其越障能力力比较弱。随随着科技的发发展和进步，悬悬架系统和四四轮底盘的出出现，使得车车轮机器人可可以很容易地

20、地适应不平坦坦的地形，这这里的越野能能力也得到了了大大提高的的时代。1.3在国内外外研究现状1.3.1国外外研究 机器人人技术的发展展是一个200年代中期在在上个世纪的的伟大发明。从从20世纪660年代，日日本，法国，美美国，俄罗斯斯和其他一些些国家航空领领域竞争比较较激烈。美国国曾经在666-68年，就就发射无人月月球探测器两两次游行，都都成功了。美美国“在20月”降落在月球球表面，在无无人操作的情情况下，行走走，切割坚硬硬的岩石，成成功的把土壤壤和岩石样本本搜集到收容容器成功的带带回地球。 1997年年，火星上的的美国旅居月月球车再次登登上。虽然这这只是一个很很小的载荷示示范车，但它它依赖

21、于先进进的技术，再再次证明了火火星车的性能能，并成功完完成了一系列列的实验。 农历20004年2月的的一天，美国国“机遇”号探测器， “勇气”号探测器成成功的登上了了火星。20007年，喷喷气推进实验验室已成功研研制出月球车车，该车六条条腿，每片含含六个轮子，能能够独立操作作，独立完成成自己的角色色，越障性能能，环境适应应性强，使其其有一个质的的提高的。11959年到到1976年年短短不到220年期间，苏苏联在高科技技的配合下，成成功的完成两两个月球车相相继发射的实实验3。然而而，第二汽车车（月球车- 2 ）完完成的最出色色。 2车共共为近四个月月，行驶约337公里，与与此同时日本本和欧洲，也

22、也对流动站做做了很多深入入的研究，还还开发了汽车车的几个原型型，但尚未落落地。 其中在在第二次世界界大战期间的的军事，德国国已经开发了了数以千计的的远程无人机机拥有全制动动缸自爆，在在战争中起到到了至关重要要的作用。最最近的阶段期期间，美国为为了能够长期期的维持自己己在世界上的的霸权地位，十十分重视在智智能机器人探探索上的研究究，并已经成成功的开发出出了军队智能能化的条件。智智能移动机器器人在现代战战争和反恐的的过程中被应应用。就在近近阶段的阿富富汗、伊拉克克战争中，使使用的智能鳄鳄鱼战车就起起到了至关重重要的效果。近近年来，美军军已研制成功功被称为“大狗”机器人，该该机器人可以以在战场上灵灵

23、活的交付货货物，并具有有较强的稳定定性。不管是是什么样的地地形，可以灵灵活地调整自自己的平衡，从从而达到越过过障碍，顺利利的任务目标标。甚至影响响到外面的世世界，也可以以灵活地保持持自己的平衡衡。1.3.2国内内研究现状 如今，机机器人的研究究和发展进入入了一个新的的阶段，虽然然与国外一些些国家，还存存在一定的差差距，但在宏宏观的角度来来看技术发展展水平正欣欣欣向荣的快速速发展，其中中与政府的支支持和投资基基金是密切相相关的，另一一方面也为促促使一些高校校，科研机构构开展调研轮轮式机器人做做了铺垫的。很很多高等大学学也一直在研研究，取得了了一些成果。例例如，清华大大学的很多工工作中的检测测和在

24、机器人人探索火星表表面的几何造造型方面都进进行了一系列列的研究，同同时也对这些些技术需要进进行深入的讨讨论。另外，国国防大学做了了相关的研究究，并制定了了测试车辆的的样品，而且且还分析和研研究控制系统统4。直至至近日，我国国的主要结果果可分为以下下几个部分：1 .上海交通通大学的研究究人员建平等等，首次提出出月球机器人人结构5的想想法，并在粘粘接性能的同同事研究了障障碍物静态稳稳定和结构性性能。前三个个特征可以独独立驱动，后后两者从动轮轮，前轮驱动动电机。2 .上海大学学，开发出全全系列的可越越障车，轮的的轮动可沿任任何方向移动动或旋转，向向前移动可以以以任意角度度行走，而且且能够跨越路路径行

25、进中遇遇到的障碍。3 .中国科技技大学朱长同同志，提出了了一个机器人人及其运动学学建模和仿真真 - 复合合结构障碍的的机器人。这这个机器人是是三个结构设设计在一起，包包括挂接腿，履履带，车轮，并并为后轮驱动动，每个车轮轮由直流伺服服电机驱动，由由生产转向速速度不佳来实实现其功能的的运动原理的的复合材料。1.4背景及意意义论文1.4.1背景景 两千多多年前，就开开始用简单的的木制移动世世界。直到近近代，工业革革命在世界上上出现了第一一个机器人，然然后，机器人人有不同的功功能，在不同同的领域，涉涉及方方面面面，甚至进入入了普通百姓姓家。机器人人广泛的不同同应用，这是是我们意想不不到的。 不同的的机

26、器人应用用，不同的移移动方式，这这也使得我们们研究的方向向也开始有了了很大的区别别。但是，其其基本的操作作系统，应用用程序，支架架等，是大致致相同的。这这机器人研究究方面，首先先确定的是他他们有着类似似于人类的视视觉、听觉、触触觉的一些传传感器。另外外现代智能机机器人的运行行机制也分为为很多分钟，例例如：轮式，腿腿式，轮腿，和和一些特殊类类型等等。不不同的结构设设计，不同的的机器人类型型适合于不同同的恶劣环境境，要适应于于平坦的的路路面与沟壑之之间的不同情情况。现在的的机器人不仅仅要满足这些些结构需要，更更需要向前发发展。在200世纪80年年代，一种新新型的体制适适应和社会现现代化已经成成为机

27、器人研研究的一个重重点：腿的风风格。这个机机器人是非常常高的适应性性。 与我们们生活息息相相关的应用最最为广泛的是是轮式机器人人，其灵活的的运动形式与与平淡路面的的适应形势，使使得其在生活活中应用的最最为广泛，其其中最常见两两种轮式移动动机器人：一一：两轮；二二：四轮。如如果在平坦的的地面上，轮轮系机器人可可以说是最佳佳的选择。并并已为它的发发展提供了成成熟的技术在在其他领域（如如汽车行业）5 。1.4.2研究究意义此次对于机器人人的研究与改改进，可以使使得机器人的的性能有个显显著地提高，其其中高流动性性的机器人，适适用于不同的的环境，可以以帮助人类进进入人类所不不能到达的领领域，或者可可以在

28、环境中中生存的一些些国防和民生生领域，其中中在国家高度度反恐的号召召与行动中也也起到了显著著作用。适用于宽范围的的移动机器人人，但总可分分为三个区域域:（ 1 ）对于于军方调查，以以及一些排斥斥的危险我们国家大部分分为山区，平平原，其环境境因素，决定定了军事侦察察机器人的重重要作用，侦侦查机器人不不仅可以控制制快速完成任任务并迅速融融入不同的环环境，而且在在人类所不能能企及的一些些领域，出色色完成任务。另另外凭借其优优秀的环境适适应能力，也也为军事行动动提供了一个个快速的，良良好的一个平平台，可以非非常快捷的到到达目的地6。例如如，我们安装装在机器人上上行程表，GGPS电子地地图， GPPS电

29、子导航航，电子狗等等等，都可以以被布置成使使得所述机器器人完成任务务准确人类迅迅速和容易。（ 2 ）对于于任务的检测测和航空航天天方面的危险险检测越障性能优异的的智能机器人人，使得它在在考古学，洪洪水，干旱，山山体滑坡等危危险环境中也也发挥了显著著作用。对于于古埃及金字字塔的探索，现现在已经利用用古墓电力探探索机器人来来进行探索。除除此之外，在在大型工程建建设一些方面面，智能机器器人维护大坝坝的安全以及及随时准确的的检测，都会会对一些受损损的桥墩和一一些建筑物等等进行快速有有效的探测与与评估。在制制造业中，损损坏的管道，排排水渠，墙壁壁可以被检测测，还可以根根据地震人员员伤亡与具体体位置来配合

30、合救援工作。 国外很很早就开始探探索其他星球球，其中月球球和火星是人人类研究的主主要对象。但但是，由于地地球外环境因因素，人类不不能使直接检检测和研究。出出于这个原因因，移动机器器人成为探测测地球外人类类的重要手段段。（ 3 ）快速速定位和导航航的运输 在一个个现代化的大大都市，拥有有大型购物商商场，智能机机器人已逐渐渐扮演导游，警警察等角色。无无需人类维护护，就可以保保持良好的法法律和秩序的的社会。现在在的大型码头头，都安装在在系统中可以以快速的进行行AGE运输输。其流程与与一些路径规规划，可以使使得其程序运运作良好，此此外，他们可可以根据多少少自己的电力力，及时快速速的充电，进进行不间断的

31、的，高效率的的工作。 智能机机器人其整体体性能正朝着着其他一些高高性能，稳定定，高安全性性，性能，移移动性和发展展的灵活的方方面。 移动机机器人的发展展，快速发展展，取得了科科学技术成果果显着，社会会地位也越来来越重要，是是人类不可缺缺少的主要工工具之一。随随着机器人的的不断发展，其其领域更广泛泛的延伸。对对于一些人类类很难完成的的复杂任务，其其全部希望一一般都寄托在在智能机器人人上。因此，全全智能集环境境、动态监测测于一体的集集成控制系统统的研究和开开发，这是势势在必行，不不可更改的。基基于我们对传传统的认知模模型，可以清清晰的了解人人工智能机器器人所拥有的的控制系统结结构，而且其其基于符号

32、的的推理过程来来逐渐的实现现其现有要求求的运行模式式，达成要求求，主要是在在于环境之间间的一些不可可或缺的组成成部分，从关关注模型该模模型的控制系系统必须是准准确的，并且且符号是相同同的。 反应控控制系统使机机器人适应某某些非人类生生存环境的迅迅速转变。任任何一个系统统不可能达到到完美，都有有着其自身的的局限性，反反应控制系统统同样也是，其其不具备记忆忆功能，信息息不能直接的的储存，也不不能在其已有有的知识基础础上进行有效效的学习，这这种行为的控控制，我们通通常称之为延延长反应系统统，它仅仅控控制该协商类类型之间的配配方和终端之之间的反应的的一种简单方方法。在基于于这样的行为为为基础的控控制方

33、法上，单单一的控制系系统对不同任任务的分解方方式不同，并并且是同时进进行，机器人人任务的全部部操作就是要要把整成部分分，成为基本本的，简单的的，一些行为为单元则每个个单元进行它它们之间的协协调。每个单单位都有自己己的小整体，有有自己的感知知系统的执行行单元，构成成感知和执行行中的一个。机机器人会根据据自己的系统统先后顺序，然然后可以完成成需要的不同同任务。他的的优势是，他他的每一个单单元的功能特特性之一是相相对于相对简简单的传感器器，并通过一一些简单的信信息处理可以以很快得到了了良好的经营营业绩。因此此，它是底层层控制行为控控制机器人的的最佳选择。1.5论文的主主要内容 本文主主要是对机器器人

34、的控制系系统和结构设设计进行的研研究。主要的的驱动机构是是四轮驱动机机构。即，直直接连接到每每个车轮与框框架，它具有有行走功能。体体内装有一个个大直径的车车轮，使之能能适应户外，草草，沙子和其其他的步行环环境。配有独独立的驱动控控制可以在不不跨越障碍，避避障等功能转转弯半径来实实现。移动机器人的结结构的设计。这这包括机器人人主体的行结结构和尺寸。模块化设计（移移动机器人）。主主要在于机器器人所具有的的的环保意识识，动态上的的决策功能和和规划上等一一些多种的功功能。普通机机器人之间也也存在着区别别，主要的区区别就是安装装在机器人平平台上的可动动载体。另外外，我们在移移动机器人的的设计上，应应该遵

35、循一系系列的设计原原则： 1：一般般的机构应该该很容易满足足并快速拆卸卸，以方便我我们平时的测测试，调试，维维修等。2：给机器人未未能及时组件件的临时功能能元件和一些些传感器和其其他特征留有有一定的位置置，以备将来来在改进和扩扩展所安装的的优先位置。3：角模块化设设计，我们必必须在每个功功能模块设备备之间隔开一一定不能互相相干扰。移动动机器人的运运动控制分析析。为了成功功地避开障碍碍物，机器人人必须在转向向性能的自主主权和灵活性性。因此，机机器人的操纵纵性能是它能能够适应地面面的能力的一一个重要方面面。2 轮式机器器人的运动控控制21 移动动机器人控制制系统设计 本次设计的论论述移动机器器人为

36、以STTC12C-54408AD为为控制核心的的后驱四轮机机器人。最前前端为信号采采集模块，主主要功能是:线标志的读读取，前轮上上的万向轮主主要负责转向向功能，后轮轮是主要功能能是驱动力，为为机器人提供供动力，另外外，应该采用用差速机构进进行驱动，且且电源为直流流电源。2.1.1 原理单片机系统是一一种基于信号号采集模块平平台上的，对对路面一些标标记信号精准准的读取，然然后由虚拟量量直接快速的的转换为机器器系统本身能能够有效识别别的数字信号号，然后再经经过智能信息息化处理，输输入到单片机机中，之后单单片机可以通通过我们己经经写入到了的的程序，对其其已经读取到到的信号在进进行进一步的的判断，最后

37、后就可以通过过驱动模块和和转向控制模模块来完成机机器人的最后后运动状态。重重点是所采用用的电机驱动动模块需要采采用直流电机机来对我们的的机器人进行行驱动，另外外还要注意调调节电机之间间的转速来进进一步的实现现机器人灵活活转向。2.1.2 元器件的选选择 本次设设计主要实现现信号采集与与分析、直流流电机控制两两大功能，但但是单片机系系统的运行程程度决定了机机器人的最终终运动状态，机机器人性能的的好坏绝大部部分取决于单单片机的选择择。采集信号号我们需要AAD转换接口口，在于本次次的设计中我我们就选择了了国产的单片片机STC112C54008AD，是是新一代单片片机，速度是是比较快的快快，集成度也也

38、是比较高的的。其多种功功能与快速处处理器于一体体，同时还具具有了ISPP的功能，用用户可以根据据自己的需求求，在自己目目标的系统上上，经过一系系列的额串口口与PC连接接，就可以快快速直接的由由PC客户端端对他进行 ISP下载载编程，几秒秒钟的时间就就可以完成7。关于电源问题，研研究者在集成成整个控制系系统之前势必必需要进行考考虑的。控制制系统在运行行的过程中，其其电机所消耗耗的电量要远远远的大于控控制系统的消消耗，并且控控制系统在运运行过程中，机机器人出现的的的加减速与与一系列的拐拐弯动作这都都会导致使用用电压的不稳稳定，所以我我们在设计与与安装时，要要使得电机驱驱动电源与控控制系统电源源相互

39、独立互互不干扰，对对单片机系统统设计一个独独立核心供电电系统，以便便于勇来确保保单片机能够够充分的得到到5V电源，用用于正常的运运转。 2.1.3 移动机器人人在平台上的的总体结构移动机器在功能能上应具有以以下的一些特特点：能够在静态的条条件下对路径径由一个整体体的规划，并并且可以快速速的控制机器器人整体上的的导航，很好好的完成任务务； 出现障障碍物时，能能做到识别并并做出相应的的避障反应； 主要的的视觉系统能能够对目标进进行快速搜索索与跟踪；并并且可以辅助助整体导航，对对机器人前进进的目标进行行精确定位8。鉴于以上的研究究目标，提出出如下总体设设计要求： 1 机机器人动作灵灵活，控制方方便；

40、 2采用用模块化设计计 3 感知能力要要丰富，方便便对其行为控控制全面研究究；4在保证功能实实现的前提下下，尽量减少少系统硬件的的成本；5便于扩展、调调试、及维护护。6根据由上述移移动机器人的的整体结构，从从底层开发上上述的设计要要求被分为五五个等级：主主要分为用户户级，决策控控制层，感测测/基础决策策，运动人员员。的层和层层之间的通信信有标准的物物理层和协议议层，这些层层是高度可扩扩展的。2.1.4移动动机器人硬件件系统硬件包括一个移移动机器人平平台和无线通通信系统中的的组件，使用用上，下两分分布式控制系系统结构。移移动机器人平平台的典型四四轮机器人，前前两个脚轮，两两个独立的后后轮驱动，后

41、后左和后右车车轮安装直流流电动机和电电动机控制器器，移动机器器人平台和攀攀登障碍物，三三维空间，以以提供一个导导航平台。系系统的硬件组组件可以被分分成三个模块块：将电源和和驱动器模块块，传感器模模块，控制计计算机模块，并并通过功能类类别，机器人人可分为用户户级传感/控控制子系统，智智能决策系统统等9。2.1.5移动动机器人的电电源和驱动模模块 在移移动机器人中中使用的功率率模块和功能能模块的每个个功能单元，主主要内容有：对DSC （ TMSS320F288335 ）函函数在数据处处理单元的运运动控制代理理功能ARMM9的图像采采集和处理单单元和直流电电机及检测驱驱动器和其他他功能单元10。2.

42、1.6移动动机器人传感感器系统 机器人的传感感系统主要的的任务是为了了获取内外部部工作信息，这这是机器人感感知决策和行行动的不可或或缺的三大要要素之一。感感测的传感器器单元的系统统的硬件组件件，其功能是是提供外部环环境，如视觉觉，力，触觉觉机器人，机机器人本身可可以感知的状状态和位置。外外部的传感器器分为 244通道和光电电开关，另外外传感器模块块上的还有超超声波距离传传感器，两个个全景视觉摄摄像头，感觉觉与接近传感感器，然而还还一次提供了了8个预留的的标准接口11。我们所看到的传传感器主板电电源，主要的的是由两针接接口POWEER输入之后后，然后根据据后来信号的的分离分成两两路，其中一一路可

43、以经过过对保险管与与TVS管进进行有掉的恢恢复，从而为为传感器系统统提供24的的电源，然而而另一路则就就直接的为PPC提供一系系列的电源电电压供应。其其中L1与LL2分别是传传感器、PCC电源指示灯灯。 IP11D231 2 F11D24 RATTT POWER1 IP2 1 212 SSW 3A D222+C2C3 +F210000q/500V COMPUTER 3A BATOOND图2.1电源输输入以及简单单保护电路2.2 移动动机器人运动动控制研究本文章所研究的的四轮机构也也像普通的机机器人一样采采用轮子，小小腿，小支架架的形式以及及其他机构并并存的情况下下进行有效的的运动。主要采用的的

44、是后轮驱动动机构，前轮轮从动，二期期前轮的作用用仅为支架的的作用，后轮轮驱动采用的的是双电机驱驱动，主要控控制轮子的转转弯与角速度度的有效控制制，合理的完完成转弯越障障碍物等一系系列复杂的任任务。2.2.1 车体结构与与运动学分析析看下列结构图形形，很明显的的看到两后轮轮的双驱动装装置，电机与与电机之间互互不干扰，电电压稳定为直直流电压，速速度恒定输出出，而且随时时可以根据需需要调节电压压的大小来控控制其转速。前前轮是从动轮轮，仅起到支支撑的作用无无向导功能12。图2.2 车体体结构图 图图2.3 车体运动路路径 图3为为车体运动路路径示意图。OO为坐标原点点，也是车体体运动的起始始点，经过tt时间后小车车慢慢的运动动A点.在这这其中，Exx(t)、EEy(t)分分别为小车在在X方向上和和Y方向上的的位移；与W分别是是小车的角位位移和角速度度。根据以上上假设，可以以推断出以下下关系式： Ex= (11) Eyy= (2) =