机器人避障系统的电机控制设计开题报告

 2022-10-27 22:42:40

1. 研究目的与意义

移动机器人的研究和开发近年来受到了人们的高度重视,人们要求机器人在运动过程中能够根据周围环境的变化而自主的采取相应措施。因此,作为智能机器人的一个最重要因素避障与路径规划就显得十分重要,这是机器人研究领域的关键技术,对提高智能机器人工作运行效率有着十分关键的地位。

所以,在机器人运行过程中,避障处理是一个很重要的因素,需要利用传感器感知环境,理解环境,建立模型。在感知环境,根据传感器输出信号的性质及大小,作出相应处理后,需要发出控制信号控制电机的运转,以达到实现预定路径或避障的目的,本课题提出利用单片机电机控制系统,控制直流电机的路径以达到合理避障的目的。在机器人遇到障碍时,能够自动向左或向右转弯,直到前方没有障碍时继续前行。

2. 课题关键问题和重难点

避障是机器人的一种简单行为,可以保障机器人运动过程中的位置准确性。本次研究主要是在平整的地面上放置障碍,让机器人能够准确的避开这些障碍,最终达到目的地。机器人对周围障碍的探测和电机对机器人方向的控制是两个最关键的问题。机器人周围安装的传感器将采集到的数据精确的传入控制器,通过编写指令代码来控制电机做出相应的动作。选择传感器是很关键的一步:红外线避障模块的信号为电信号,容易处理且算法电路简单、器件廉价,所以本次选用红外线避障模块。对机器人的控制选用步进电机,因为步进电机可以用数字信号直接进行开环控制。但是步进电机会有步距误差,不断累积后,会对控制精度造成影响,是本次设计的一个难点。还有机器人在接受到障碍信息时,自动转弯的指令编写也是一个难点。

3. 国内外研究现状(文献综述)

随着微处理器的诞生,机器人越来越现代化,在各工业生产方面对机器人的要求也越来越高。当前机器人学已发展成为一门侧重于综合的工程科学,其涵盖范围包括:计算机科学、控制理论、电子学、传感技术、机械工程、人工智能、模式识别等多种学科。机器人的出现极大的推动了工业生产、航空航天、军事、医疗等领域的发展。为了适应机器人在复杂环境下的导航,自主避障的功能就显得尤为重要,避障功能是代表移动机器人智能化的不可或缺的关键性能指标。因此,自主避障的研究对于推动和发展机器人技术有着较强的现实意义。

国内移动机器人的研究起步较晚,但通过对国外机器人平台的引进和自主开发,现已取得很大的进展。很多著名高校和研究机构对移动机器人各方面的功能展开了广泛的研究。国外机器人的研究开展较早,开始于二十世纪六十年代末期。美国在一九七二年研究应用人工智能技术,在复杂环境下机器人系统的自主推理、规划和控制。

机器人避障设计首先是机器人的运动控制问题。我准备采用的是步进电机来控制机器人的前进和转向。步进电机可以用数字信号直接进行开环控制,使整个系统简单廉价。电机本体部件少,可靠性高,易于启动,停止、正反转及速度响应性好。停止时有自锁能力,步距角可以在大范围内选择,在小步距情况下,通常可以在超低速下高转矩稳定运行,通常可以不经过减速器直接驱动负载。

剩余内容已隐藏,您需要先支付后才能查看该篇文章全部内容!

4. 研究方案

在本系统的电路中采用了两个电机来控制后轮,而前轮则可自由转动。在机器人的周围安置上传感器来检测前方的障碍,当检测到障碍时,机器人就会根据指令来避开障碍,从而到达目的地。控制系统软件负责信号的采集和控制工作,单片机和驱动电路来控制方向和电机的速度。

5. 工作计划

第1周接受任务书,领会课题含义,按要求查找相关资料;

第2周阅读相关资料,理解有关内容;

第3周翻译相关英文资料,提出拟完成本课题的方案,写出相关开题报告一份;

剩余内容已隐藏,您需要先支付 1元 才能查看该篇文章全部内容!立即支付

以上是毕业论文开题报告,课题毕业论文、任务书、外文翻译、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。