多移动机器人编队控制的研究

华中科技大学

硕士学位论文

多移动机器人编队控制的研究

姓名：杨莉

申请学位级别：硕士

专业：控制工程

指导教师：王燕舞

20050929

华中科技大学硕士学位论文

２移动机器人平台

２．１引言

Ｐｉｏｎｅｅｒ是ＡｃｔｉｖｅＭｅｄｉａ公司生产的一种移动机器人系列，这个系列有两轮驱动（室内移动机器人），也有四轮驱动的（室外移动机器人）（如图２－１所示）。这是一类小型移动机器人，其结构是由ＳＲＩＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ公司斯坦福大学的ＫｕｒｔＫｏｎｏｌｉｇｅ博士开发出来的。

图２．１Ｐｉｏｎｅｅｒ机器人系，０

ＰｉｏｎｅｅｒＩ是最初的设计型号，它引入了基于西门子６８ＨＣＩＩ的微控制器和ＰＳＯＳ（ＰｉｏｎｅｅｒＳｅｒｖｅｒＯｐｅｒａｔｉｎｇＳｙｓｔｅｍ）软件。它被设计在室内坚硬平楚地面Ｅ移动，拥有坚固防滑的橡胶轮胎，还有一个双轮差分可反向驱动的系统，以及一个用丁支撑的方向轮。

ＰｉｏｎｅｃｒＩＩ是ＰｉｏｎｅｅｒＩ的改进型，它采用了西门子２０ＭＨｚ高性能的８８Ｃ１６６微控制器。带有精度更高的轮式编码器柬定位、测距。它还拥有面向３６０度范围的声纳环（前面８个，后面８个），基本达到了无缝测量。软件方面，ＰｉｏｎｅｅｒＩＩ采用的是Ｐ２０Ｓ（Ｐｉｏｎｅｅｒ２ＯｐｅｒａｔｉｎｇＳｙｓｔｅｍ），它对ＰｉｏｎｅｅｒＩ是向下兼容的，扩展了原来的ＰＳＯＳ软件。

华中科技大学硕士学位论文

圈２－４Ｓａｐｈｉｒａ／Ａｒｉａ的体系结构图２．５控制结构图ＰｉｏｎｅｅｒＩＩ自主移动机器人完整控制结构如图２—５所示，机器人本体上包括所有的传感器、执行器、电源等附属设备以及一台Ｓｉｅｍｅｎｓ８８ｃ１６６单片机构成下位机，同时还包括一台运行ｌｉｎｕｘ装备无线网卡的Ｐｃ机（配置为ｐｅｎｉｔｕｍ２３３，３２Ｍ内存）作为卜位机，要强调的是上位机和下位机都是装置在机器人本体上的。

上／Ｆ位机构成Ｃｌｉｅｎｔ／Ｓｅｒｖｅｒ结构，作为下位机的单片机上运行固化在ＥＥＰＲＯＭ内的微型操作系统Ｐ２０Ｓ，作为一个接收请求，提供服务的服务器，负责将机器人执行器件和传感器的信息简单处理之后打包通过ＲＳ－－２３２端口发给上位机，同时处理上位机通过ＲＳ－－２３２串口发出的控制指令和其它操作请求，具体执行机器人各种硬件设施的操作；作为上位机的Ｌｉｎｕｘ主机在通过串口与下位机建立连接之后，有两种选择，即可以直接利用获得信息控制机器人，也可以通过ＴＣＰ／ＩＰ的连接仿真一个网络上的机器人服务器，这时可以让异地的计算机通过网络连接实现对机器人的控制、对ｒ丁二异地计算机未说，除了连接机器人的方式不是通过串口而是通过Ｓｏｃｋｅｔ连接之外没有任何其他的差别。

总的来说，Ｓａｐｈｉｒａ／Ａｒｉａ与Ｐｉｏｎｅｅｒｓｅｒｖｅｒ的结构提供了自上而下的分层控制结构，给用户的分层结构算法提供了较好的实现基础，在软件层面上（就是从ＰｉｏｎｅｅｒＩＩ串口信息传出之后）可以直接实现对底层的控制，对研究人员对软硬件的充分利用和二次开发提供了～定的便利。另外一方面，ＰｉｏｎｅｅｒＩＩ的手册提供了所有串口信息和命令包的协议规程，这也为用户自行设计独立的应用程序提供了较好的基础。