多足机器人平台控制系统的研究与实现

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随着科技的日益提升,多足机器人越来越受到人们关注。多足机器人融合多门学科的理论以及技术,在工业、医疗、建筑、交通、教育等领域均有广阔的应用前景,因此有着较高研究价值和意义。本文采用直流无刷电机为基础,设计了基于STM32F4的多足移动机器人平台。首先,本文将介绍本课题的研究背景和意义,简略分析多足移动机器人的历史,国内外现状和发展趋势。针对不同轮式机器人,分析其轮子数量与相应的优缺点。然后介绍轮式机器人目前存在的瓶颈以及未来研究方向。然后,将结合本课题介绍多足轮式机器人的控制系统基本结构。在开始之前将简单介绍多足机器人的基本机械结构,紧接着分析多足机器人需要具备的功能,包括有水平面的运动(即前进、后退、左转、后退),竖直方向运动。除此之外还包括有循迹、越障、斜坡运动等功能。之后介绍控制系统的结构,确定系统最终控制的为电机转速,同时分析整个控制系统各个部分。对系统进行了方案设计和器件选型。选择STM32F4为系统控制器,锂电池为电源以及红外线传感器、超声波传感器、光电编码器等。对直流无刷电机建模。之后将就直流无刷电机模型进行转速控制仿真。这里采用的是电流以及转速双闭环控制。本文将使用经典PID控制和模糊自适应控制两种方法,同时将就结果进行分析。之后完成控制系统的硬件设计,硬件电路包括有STM32最小系统、电压转换电路、直流无刷电机驱动电路、电流检测电路、过电流保护电路、传感器接口电路。最后是控制系统的软件设计。整个软件部分按照机器人的功能展开,首先将介绍直流无刷电机转速控制的实现过程,之后便可以以此为基础,实现多足轮式机器人前进、后退、左转和右转。最后将结合传感器完成循迹、避障、斜坡面保持水平等功能。
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