室内智能移动机器人底盘运动控制系统设计与实现

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随着计算机性能、操作系统以及传感器技术的飞速发展,人们日益增长的美好生活需要,无论是智能扫地机器人,还是家居服务机器人、陪护机器人以及智能管家机器人,各种花样繁多的室内智能机器人已经逐渐走进普通家庭当中,而构建室内智能机器人的核心就是运动控制系统。室内智能移动机器人平台是包括环境感知、控制策略与控制算法、电机驱动与调节等复杂功能为一体的通用平台,本设计中以室内智能机器人为研究对象,对底盘的运动控制系统进行深入的分析,完成设计过程,整体上采用模块化的设计思路,以上位机运行环境为基础,运动控制模块为核心,传感器模块辅助完成紧急避障与防跌落功能。本论文的重点内容在运动控制核心与传感器模块中,主要包括以下几个部分:首先,对系统的主要工作原理进行介绍,包括永磁同步电机基本结构、空间坐标转换、里程计数据计算以及两轮差速控制运动模型的计算;其次,根据基础工作原理和室内使用环境综合确定本设计中运动控制系统的技术要求,对分段降压模块电路、功率驱动模块电路、差分电流采样模块电路等结构进行硬件设计与分析;然后,对本系统中运动控制核心与传感器模块软件集成开发环境进行介绍,详细解释了本设计中的软件部分的设计思路与实现过程,通过代码实现基于模糊控制的增量式参数自整定PID控制算法设计;最终,对本设计智能移动机器人底盘装机,进行各项功能验证与测试,根据对智能移动机器人底盘整体性能的试验与分析,证明了本设计性能可靠,稳定性强。对单独模块进行功能测试,单个模块都能满足最初设计需求,为后续多功能的室内智能移动机器人提供了可靠的运动控制平台,该平台扩展性强,便于后期系统的维修维护或升级换代。
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