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轮式自动机器人控制系统

—— Control System of Wheeled Autonomous Mobile Robot
作者:李进 北京交通大学电子信息工程学院时间:2010-07-02来源:电子产品世界收藏

  引言

本文引用地址:/article/110545.htm

  自主移动是指具有行动决策和规划,以及自动执行能力,集人工智能、、信息处理、检测与转换等专业技术为一体的系统。一般移动都是基于行为的,只有到达指定位置才开始执行其他动作,因此导航和定位是移动机器人研究的重要问题。本文采用陀螺仪和光电编码器的惯性导航方式,并且采用构建整个控制系统,并在一台机器人上得以实现。

  本设计的轮式自动机器人的控制系统主要分为主控?、采集?、运动控制?、执行动作控制?楹腿嘶换ツ?槲甯霾糠。采集处理?橹饕杉勇菀呛捅嗦肫鞯男畔⒉⒆鞒醪降拇,构成机器人的感知单元,相当于机器人的“五官”。主控?槭腔魅说闹悄艿ピ,对采集到的外部信息进行分析处理并做出决策,相当于机器人的“大脑”。运动控制?楹椭葱卸骺刂颇?槭腔魅说闹葱械ピ,相当于机器人的“四肢”。人机交互?橥瓿扇硕曰魅说纳柚,并且能够显示机器人的运行状态,是人和机器人之间的“桥梁”。

  硬件系统

  硬件系统在设计时采用?榛乃枷,为了提高系统的处理速度和并行工作能力,整个系统采用了一个包含多个处理器的可以并行工作的高效系统。每个?槎加涤卸懒⒌拇砥魇沟谜鱿低澈苋菀赘菥咛逵τ媒胁眉艉屠┱。

  整个硬件系统组成如图1所示。硬件系统的所有?樵谥骺啬?榈目刂葡滦鞴ぷ,主控?椴捎肗XP公司ARM7微控制器,该器件具有丰富的通信接口,很容易将其他?榱釉谝黄鹗迪旨锌刂。CPLD采集?榻杉降信息通过SPI发送给主控?。运动控制?椴捎霉ひ翟硕刂破,内部集成的DSP实现走行电机的闭环控制。执行动作控制?椴捎肔PC2114,通过UART来接收主控?榈目刂浦噶,根据指令来控制执行机构完成相应的动作。

  主控?

  主控?槭钦龌魅丝刂葡低车暮诵,集中控制系统的其他?。主控?樾枰邮采集?榈男畔,并对各种传感器的信息进行处理和分析,做出相应的决策来控制机器人的运动轨迹和执行动作。因此各个?槎夹枰拥街骺啬?樯,主控?橥üㄐ沤涌诮邮招畔⒑头⑺椭噶钚畔,这就要求主控制器要有丰富的通信接口。 ARM7处理器为这种多类型的通信应用提供了理想的解决方案。它包括4个UART接口、1个SPI接口、1个SSP接口、USB控制器等,丰富的串行接口使系统连接变得非常简单,并且给系统升级留下了空间。


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