小型地面移动机器人控制系统设计
全方位双三足步行机器人步行原理、机构及控制系统
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机构设计
机构设计
全方位双三足步行机器人的机构设计包括腿部机构、机械结构和驱动方式。 腿部机构是机器人的核心部分，每个腿部机构都包括一个驱动器、一个连接器和 一个脚掌。驱动器用于产生力量，使腿部机构可以完成支撑、抬起和迈步三个动 作。连接器用于连接腿部机构和机器人的主体结构，同时传递驱动力。脚掌底部 装有传感器，可以感知地面状况，为机器人提供更多的触觉信息。
全方位双三足步行机器人步行 原理、机构及控制系统
01 引言
03 机构设计
目录
02 原理分析 04 控制系统
05 实验结果
07 参考内容
目录
06 结论与展望
引言
引言
全方位双三足步行机器人是一种具有高度自主性和灵活性的步行机器人，具 有在复杂环境中稳健行走的能力。这种机器人的研究背景在于，传统轮式或履带 式机器人对于某些特殊环境，如狭小空间、山地、沙地等具有较大的局限性。全 方位双三足步行机器人由于其独特的步行原理和机构设计，能够更好地适应这些 环境。本次演示将详细介绍全方位双三足步行机器人的步行原理、机构及控制系 统。
双足步行机器人的结构
双足步行机器人的结构
双足步行机器人通常由头部、躯干、双臂和双腿等部分组成。其中，双腿是 机器人的核心部分，包括大腿、小腿、脚踝和脚部。为了实现稳定的行走，双足 步行机器人需要具备以下功能：
双足步行机器人的结构
1、支撑身体重量：双足步行机器人需要具备支撑自身重量和负载的能力，以 确保行走稳定。
文献综述
在步态规划方面，研究者们则主要研究如何合理分配各足的运动轨迹和时间， 以提高机器人的行走效率。常见的步态规划方法包括基于规则的方法、基于优化 算法的方法以及基于机器学习的方法等。
一种履带式移动机器人的控制系统设计_黄守仁
警信号。无线视频监控既可用于手动遥控时观察机器
人周围的环境， 也可用于机器人的自主导航。两个无
刷 电 机 的 码 盘 信 号 通 过 ＱＥＰ 将 电 机 转 速 信 息 反 馈 给
ＤＳＰ， 用以实现测速及闭环控制。
１．４ 无线遥控系统
无线遥控操作方式主要有按键式和摇杆式等。按键
式适合发送开关类指令， 而摇杆式可以发送连续性指令
占 空 比 ， 从 而 改 变 两 个 电 机 的 速 度 。 无 线 接 收 机 与 理器、以能实现包含过流保护在内多种功能的无刷电机
ＬＦ２４０７Ａ 的硬件电路如图 ６ 所示。由于 ＬＦ２４０７Ａ 要求的 专用芯片 ＭＣ３３０３５ 及大电流驱动桥 ＭＰＭ３００３ 为 组 合 的
输 入 电 压 为 ３．３Ｖ， 而 无 线 接 收 机 的 输 出 为 ５Ｖ， 所 以 中
进行实时控制。机器人的无线遥控主要是控制电机速
度， 需要实时调速。所以机器人无线遥控操作方式应采
用摇杆式的遥控器。航模遥控器的信号采用了比例输出
的 模 式 （ ＰＰＭ） ， 满
足实时控制的要求。 ０ ０．５ １．０ １．５ ２．０ｍｓ
这 里 选 用 了 Ｆｕｔａｂａ
０ ０．５ １．０ １．５ ２．０ｍｓ
码盘 （２ 路）
遥控接收
无刷电机
ＱＥＰ
ＣＡＰ
Ｉ／Ｏ
Ｅｎａｂｅｌ、Ｂｒｅａｋ、 Ｆ／Ｒ、ＰＷＭ
主控 ＤＳＰ２４０７Ａ
ＭＣ３３０３５
Ｉ／Ｏ
ＳＣＩ
Ｉ／Ｏ
Ｅｎａｂｅｌ、Ｂｒｅａｋ、 Ｆ／３
红外传感器
上位机
无刷电机
图 ３ 控制模块构成图 Ｆｉｇ．３ Ｍｏｄｕｌｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｎｔｒ ｏｌ ｓｙｓｔｅｍ
机器人控制系统设计(毕业设计)文献综述
(2)控制系统的硬件结构通过小组初步讨论决定控制计算机使用研华的主机，运动控制卡选用ADT（深圳众为兴），电机选用伺服电机。
(3)控制系统的软件部分主要采用VC进行编程，构建一个控制系统平台，在程序中给定坐标后，实现机械手从一点移动到另一点进行上下料的搬运工作。
之所以使用VC，一方面，ADT 的运动控制卡支持VC进行编程，另一方面，使用VC进行编程比较灵活，易于改进和变化。
(4)电路图部分根据所选的硬件设备，使用Protel进行绘制。
三、作者已进行的准备及资料收集情况在设计之前，翻阅了多篇关于机器人方面的书籍。
对于控制系统的发展及其在机器人上的应用都有了相关的了解，这为建立机器人控制系统的模型做了一些前期准备工作。
在此期间，还自学Protel和Solidworks等软件，为控制系统的电路设计和程序设计做好了准备。
还借了《单片机基础》、《48小时精通Solidworks2014》、《工业机器人》等书籍便于今后设计过程翻阅参考。
四、阶段性计划及预期研究成果1.阶段性计划第1周：阅读相关文献（中文≥10篇，英文≥1篇），提交文献目录及摘要。
第2周：翻译有关中英文文献，完成文献综述、外文翻译，提交外文翻译、文献综述。
第3~6周：控制系统总体设计，提交设计结果。
第7~11周：硬件元器件的选型、I/O口接线图，提交设计结果第,12~14周：软件编程，装配图。
第15周：工程图绘制，工程图。
第16周撰写毕业设计说明书，提交论文，准备答辩。
2.预期的研究成果(1)通过该课题的完成，能让自己对控制系统的开发设计及应用有全面的了解，增强对控制系统的设计能力。
(2)通过该课题的完成，综合考虑无负载条件和有负载条件下的工况要求，通过减少扰动误差来提高系统精度。
五、参考文献1．刘文波，陈白宁，段智敏编著,工业机器人. 东北大学出版社, 2007.12.2．王承义著, 机械手及其应用.机械工业出版社, 1981(TP241/2).3．(苏)尤列维奇著, 新时代出版社,机器人和机械手控制系统. 1985(TP24/1). 4．机械结构《工业机械手》编写组编,工业机械手.上册, 上海科学技术出版社, 1978( TP241/1:1)5．王淑英.电气控制与PLC的应用. 机械工业出版社，2007.6．张奇志,周亚丽编著. 机器人学简明教程. 西安电子科技大学出版社,2013.04(TP242/103)7. Saeed B. Niku著. 机器人学导论:分析、控制及应用:analysis, control, applications (美). 电子工业出版社, 2013(TP24/36).8. 布鲁诺·西西利亚诺, (美) 欧沙玛·哈提卜编辑. 机器人手册(意). 机械工业出版社,2013 (TP242-62/1)9.金广业编译.工业机器人与控制.东北大学出版社,1991.310.周伯英编著.工业机器人设计.机械工业出版社,199511.(俄)索罗门采夫主编.工业机器人图册.机械工业出版社,1993.512. A. Mohammadia, n, M. Tavakoli b, nn, H. J. Marquez b, F. Hashemzadehb.Nonlinear disturbance observer design for robotic manipulators. Control Engineering Practice 21 (2013) 253–267六、指导教师审阅意见签名年月日。
基于ROS的自主移动机器人控制系统设计
基于ROS的自主移动机器人控制系统设计自主移动机器人是近年来兴起的一种新型机器人，它能够在无人监管的情况下完成一定的任务。
集成控制系统是自主移动机器人的重要组成部分，它可以实现机器人的定位、导航、避障等基本功能。
本文将介绍一个基于ROS（Robot Operating System）的自主移动机器人控制系统设计。
1. ROS简介ROS是一个开源机器人操作系统，它为机器人开发者提供了一套标准化的工具和库，使得机器人软件开发变得更加简单和高效。
ROS是以C++和Python为主要语言开发的，它提供了许多机器人领域常用的功能模块，包括运动规划、感知、控制等。
2. 控制系统的硬件架构自主移动机器人控制系统的硬件架构主要包括机器人本体、传感器、计算机等部分。
机器人本体主要由底盘、电机、轮子等组成，传感器则包括激光雷达、视觉传感器、惯性导航系统等。
计算机可以是嵌入式电脑或者笔记本电脑等。
3. 控制系统的软件设计在ROS中，机器人的控制系统被称为“ROS节点”。
我们需要为机器人的各个模块（底盘、激光雷达、摄像头等）分别创建ROS节点，并在节点之间建立通信机制。
例如，我们可以为底盘设计一个控制节点，为激光雷达设计一个数据处理节点，为摄像头设计一个图像处理节点等。
4. 控制系统的软件框架控制系统的软件框架是ROS节点的整体设计方案，它主要包括节点的定义、通信机制设计、运动规划、障碍物避障等。
在本文中，我们以一个四轮差速机器人为例，介绍自主移动机器人控制系统的软件框架。
(1) 定义节点我们需要为机器人的各个功能模块定义ROS节点，例如底盘控制节点、激光雷达节点、摄像头节点等。
在定义节点时，需要指定节点的名称、输入输出消息类型等。
(2) 通信机制设计在各个节点之间建立通信机制，可以使用ROS的消息机制实现。
节点之间可以发布（Publish）和订阅（Subscribe）消息，实现数据的传输与共享。
(3) 运动规划运动规划是机器人控制系统的重要组成部分，它可以实现自主导航和路径规划。
基于Wi-Fi的智能移动机器人控制系统设计
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机 器 人 小 车 可 随 意 行走 的 特 点 使 得 它 必 须 采 用 电池 供 电 ， 四轮 驱动 需 要 电流 较 大 ，因此 采 用 ２节 可充 电 电池 作 为小 车 电 源 ，电池 电压 ７｜２Ｖ经 ７８０５降 压 后 为 主控 板 和 Ｗｉ—Ｆｉ路 由 器 提 供 ５Ｖ电源 。７．２Ｖ 电压 同 时作 为 电机 驱 动 电 压 。
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图 ２ 程序 下 载 电路 图
如 图 ２。芯 片 ＣＨ３４０将 ＵＳＢ 电平 转 换 为 单 片 机 串 口的 １＿ｒＬ 电 平 ，ＳＴＣ８９Ｃ５２的 ＵＡＲＴ串 行 通 信 １３ Ｐ３．０、Ｐ３．１分 别 连 接 到 ＣＨ３４０ 的 Ｔ×Ｄ一２、ＲＸＤ 管 脚 ， 图 中 的 二 极 管 Ｄ６ 用 于 防 止 ＣＨ３４０芯 片一 侧 的 电源 进 入 单 片 机 ，使 得 单 片机 不 能 彻 底 复 位 ， 导致 下 载 程序 失 败 。程 序 下 载 与 串 口通 信 不 能 同时 使 用 ，当 进行 程序 下 载 时要 拔 掉上 位 机 与单 片 机进 行通 信 的 串 口连 接线 。 ２＿２ 电源 电路 与 四轮 驱动 电路
移动机器人原理与设计
移动机器人原理与设计
移动机器人的原理与设计
移动机器人是一种能够自动执行特定任务的机器人，它能够在无人监督的情况下移动、导航和完成指定的工作。
为了实现这一目标，移动机器人通常借助多种传感器和智能控制系统。
移动机器人的基本原理是通过传感器获取环境信息，经过处理与分析后，控制机器人的运动和动作。
常用的传感器包括摄像头、超声波传感器、红外线传感器、激光雷达等。
这些传感器能够帮助机器人感知周围的障碍物、地形、光线等信息，从而实现导航和避障。
在设计移动机器人时，需要考虑机器人的结构和动力系统。
机器人的结构应该能够适应不同的环境和任务要求，同时具备稳定性和灵活性。
例如，一些机器人会采用四足或六足的结构，以便在不同地形上移动。
动力系统则决定了机器人的运动模式和工作持续时间，可以使用电池、燃料电池或者其他能源。
智能控制系统是移动机器人的核心部分，它负责处理传感器信息、制定运动策略、计算路径规划和执行动作。
这个系统通常使用嵌入式计算设备，如微处理器、单片机或者嵌入式系统。
控制系统需要结合自主导航算法、运动规划算法和决策算法，以最优的方式完成任务。
在实际应用中，移动机器人可以用于各种任务，例如巡检、清洁、货物搬运、协助手术等。
它们可以在医院、工厂、仓库、
公共场所等不同的环境中发挥作用，提高生产效率、减少人力成本，并且可以应对一些危险或繁重的工作。
总体来说，移动机器人的原理与设计是基于传感器、结构和控制系统的综合应用，通过智能控制和导航实现自主移动和任务执行。
通过不断的技术创新和应用探索，移动机器人将在未来的各个领域中发挥更重要的作用。
移动机器人智能导航与路径规划系统设计
移动机器人智能导航与路径规划系统设计智能导航与路径规划系统是现代移动机器人领域中至关重要的技术之一。
它使得移动机器人能够在复杂环境中自主导航，并规划合适的路径以完成特定任务。
本文将深入探讨移动机器人智能导航与路径规划系统的设计原理和关键技术。
一、智能导航系统的设计智能导航系统旨在通过传感器、定位系统和环境地图等组件，使移动机器人能够了解自身位置和周围环境，并根据其目标进行自主导航。
1. 传感器传感器是智能导航系统中的关键组件之一。
常用的传感器包括激光雷达、摄像头、超声波传感器等。
激光雷达可以通过测量回波时间来准确探测出障碍物的距离和形状，摄像头则可以用于图像识别和目标跟踪，超声波传感器则适用于近距离障碍物的检测。
2. 定位系统定位系统用于确定移动机器人当前的位置。
常见的定位系统包括全球定位系统（GPS）、惯性导航系统（INS）和视觉定位系统。
GPS可以提供全球性的位置信息，但在室内环境下会受到信号遮挡的影响。
INS可以通过测量加速度和角速度来估计位置，但存在误差积累的问题。
视觉定位系统则依靠计算机视觉算法来识别环境中的特征点和物体，从而进行定位。
3. 环境地图环境地图是智能导航系统中的核心组成部分。
它包含了地图的拓扑结构、障碍物的位置和特征等信息。
常用的环境地图表示方法包括栅格地图、拓扑图和语义地图。
栅格地图将环境划分为一系列网格，拓扑图则是通过节点和边来表示环境的连通性，语义地图则融合了语义信息，使得机器人可以理解环境中的语义概念。
二、路径规划系统的设计路径规划系统旨在为移动机器人提供合适的路径，使其能够安全高效地到达目标点。
路径规划可以基于环境地图、机器人能力和任务需求等因素进行。
1. 单目标路径规划单目标路径规划是最基础的路径规划问题，即机器人在环境中寻找一条最短路径或最快路径到达目标点。
常用的算法包括A*算法、最短路径算法和Dijkstra算法等。
这些算法根据环境地图中的障碍物和机器人的运动能力，通过权衡路径的代价和可行性，寻找出最优的路径。
基于机器视觉技术的移动机器人导航系统设计与实现
基于机器视觉技术的移动机器人导航系统设计与实现随着科技的发展，机器人的应用范围越来越广泛。
移动机器人作为机器人领域的重要一环，其导航系统是关键技术之一。
基于机器视觉技术的移动机器人导航系统，能够实现对环境的感知与理解，并能够精确地定位和规划路径，为机器人在复杂环境中进行导航提供了有效的解决方案。
一、系统设计1. 环境感知机器视觉技术可以通过图像识别、目标检测与跟踪等算法，对机器人所处的环境进行感知。
首先，需要使用摄像头或深度相机来获取环境的视觉信息。
然后，通过图像处理和计算机视觉算法，对图像进行处理和分析，提取出环境中的关键信息，如墙壁、家具等。
同时，还可以利用深度相机获取场景的深度信息，进一步提高环境感知的准确性。
2. 位置与定位机器人在导航过程中需要准确地知道自己的位置信息。
通过机器视觉技术，可以将机器人所处的环境与地图进行匹配，得到机器人的精确位置。
在系统设计中，可以采用SLAM（同时定位与地图构建）算法，通过机器人自身的传感器数据以及视觉信息，实现对机器人位置的精确定位。
3. 路径规划路径规划是导航系统的核心部分。
机器视觉技术可以帮助机器人理解环境的复杂性，并根据环境中的障碍物、目标位置等信息，进行有效的路径规划。
在系统设计中，可以使用基于图的搜索算法，如A*算法、Dijkstra算法等，结合机器视觉技术提供的环境信息，生成最优的路径规划方案。
4. 避障与导航在路径规划的基础上，机器视觉技术还可以用于实现避障与导航功能。
通过对环境中障碍物的感知与检测，机器人能够及时避免碰撞，并根据实时的环境变化进行调整。
在实现过程中，可以采用深度学习算法，如卷积神经网络（CNN）等，实现对障碍物的快速识别与分析，从而保证机器人能够安全、高效地进行导航。
二、系统实现1. 硬件配置移动机器人导航系统的实现需要具备相应的硬件配置。
首先，需要配备摄像头或深度相机，用于获取环境的视觉信息。
其次，需要安装激光雷达等传感器，用于辅助机器人的定位与避障。
基于机器视觉的智能导览机器人控制系统设计
基于机器视觉的智能导览机器人控制系统设计1、引言移动机器人是机器人学一个重要分支，且随着相关技术的迅速发展，它正向着智能化和多样化方向发展，应用广泛，几乎渗透所有领域。
于春和采用激光雷达的方式检测道路边界，效果较好，但干扰信号很强时，就会影响检测效果。
付梦印等提出以踢脚线为参考目标的导航方法，可提高视觉导航的实时性。
这里采用视觉导航方式，机器人在基于结构化道路的环境下实现道路跟踪，目标点的停靠，以及导游解说，并取得较好的效果。
2、导览机器人简介导览机器人用在大型展览馆、博物馆或其他会展中心，引导参访者沿着固定路线参访，向参访者解说以及进行简单对话。
因此导览机器人必须具有自主导航、路径规划、智能避障、目标点的停靠与定位、语音解说以及能与参访者进行简单对话等功能，并具有对外界环境快速反应和自适应能力。
基于层次结构，导览机器人可分为：人工智能层、控制协调层和运动执行层。
其中人工智能层主要利用CCD摄像头规划和自主导航机器人的路径，控制层协调完成多传感信息的融合，而运动执行层完成机器人行走。
图1为智能导览机器人的总体结构框图。
3、导览机器人硬件设计3．1人工智能层硬件实现考虑到移动机器人控制系统要求处理速度快、方便外围设备扩展、体积和质量小等要求，因此上位机选用PC104系统，其软件用C语言编程。
采用USB摄像头，采集机器人前方的视觉信息，为机器人视觉导航，路径规划提供依据。
外设麦克和扬声器，当机器人到达目标点后，进行导览解说。
3．1．1控制协调层的硬件实现机器人传感器的选取应取决于机器人的工作需要和应用特点。
这里选用超声波传感器、红外传感器、电子罗盘及陀螺仪，采集机器人周围环境信息，为机器人避障、路径规划提供帮助。
利用ARM处理平台，通过RS－485总线驱动电机，驱动机器人行走。
导览机器人要求传感器精度稍高，重复性好，抗干扰能力强，稳定性和可靠性高。
机器人在行进过程中必须能够准确获得其位置信息，数字罗盘可靠输出航向角，陀螺仪测量偏移并进行必要修正，以保证机器人行走的方向不偏离。
(整理)搬运机械手PLC控制系统设计
搬运机械手PLC控制系统设计摘要随着工业自动化的普及和发展，控制器的需求量逐年增大，搬运机械手的应用也逐渐普及，主要在汽车，电子，机械加工、食品、医药等领域的生产流水线或货物装卸调运, 可以更好地节约能源和提高运输设备或产品的效率，以降低其他搬运方式的限制和不足，满足现代经济发展的要求。
本机械手的机械结构主要包括由两个电磁阀控制的液压钢来实现机械手的上升下降运动及夹紧工件的动作，两个转速不同的电动机分别通过两线圈控制电动机的正反转，从而实现小车的快进、慢进、快退、慢退的运动运动；其动作转换靠设置在各个不同部位的行程开关(SQ1---SQ9)产生的通断信号传输到PLC控制器，通过PLC内部程序输出不同的信号，从而驱动外部线圈来控制电动机或电磁阀产生不同的动作，可实现机械手的精确定位；其动作过程包括：下降、夹紧、上升、慢进、快进、慢进、延时、下降、放松、上升、慢退、快退、慢退；其操作方式包括：回原位、手动、单步、单周期、连续；来满足生产中的各种操作要求。
关键词：搬运机械手，可编程控制器（PLC），液压，电磁阀ABSTRACTWith the popularity of industrial automation and development, the demand for year-on-year increase of controller, handling the application of robot gradually popularity, mainly in the automotive, electronic, mechanical processing, food, medicine and other areas of the production line or cargo transport, we can be more good to save energy and improve the transport efficiency of equipment or products, to reduce restrictions on other modes of transportation and inadequate to meet the requirements of modern economic development.The manipulator mechanical structure includes two solenoid valves controlled by hydraulic manipulator steel to achieve the increased decline in sports and workpiece clamping action, the two different motor speed through the two motor coils positive control in order to achieve car of the fast-forward, slow forward, fast rewind, slow movement back movement; conversion by setting its action in various different parts of the trip switch (SQ1 --- SQ9) generated on-off signal transmission to the PLC controller, through the PLC internal different output signal, which drivesthe external coil to control the motor or solenoid valves have a different action, the robot can achieve precise positioning; their course of action include: decline in clamping increased, slow forward, fast forward, slow progress, the extension of , the drop in, relax, rise, slow back, rewind, slow back; its operation, including: Back in situ, manual, single-step, single cycle, continuous; to meet the production requirements of the various operations and maintenance.Keywords: handling mechanical hands, Programmable Logic Controller (PLC), hydraulic, solenoid valve目录前言 (1)第一章机械手的概况1.1 搬运机械手的应用简况 (2)1.2 机械手的应用意义 (3)1.3 机械手的发展概况 (3)第三章搬运机械手PLC控制系统设计3.1 搬运机械手结构及其动作………………………………………………3.2 搬运机械手系统硬件设计………………………………………………3.3 搬运机械手控制程序设计………………………………………………1 操作面板及动作说明……………………………………………………2 I/O分配…………………………………………………………………3 梯形图的设计……………………………………………………………1）梯形图的总体设计……………………………………………………2）各部分梯形图的设计…………………………………………………3）绘制搬运机械手PLC控制梯形图……………………………………结论………………………………………………………………………………谢辞………………………………………………………………………………参考文献…………………………………………………………………………………. 附：语句表梯形图I/O接线图前言机械手：mechanical hand，也被称为自动手，auto hand能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。
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3 基于虚拟仪器技术的系统软件设计
1 小型地面移动机器人机械结构及其工作原理
小型地面移动机器人的机构直接影响机器人性能指标。 合理的优 化的机械结构设计不仅能提高机器人的可靠性，也可以减少实际应用 中出现不可靠现象。 小型地面移动机器人要具有轻量化、行走稳定、结 构紧凑、越障能力强等特点，综合考虑小型地面移动机器人动态性能、 机械结构的设计和布局、行走装置的结构设计等因素，采用综合有效 地方案来进行设计，小型地面移动机器人整体机构如图 1 所示。
轮式腿为一个不完全的轮式结构。 每个轮上均匀分布三个腿式结 构，彼此之间角度相差 120°。 当机器人运 动 时 ，对 角 的 轮 式 腿 结 构 同 时落地，起到支撑整个身体的作用，这样就可以在运动中保持机器人 的稳定性。 通过左右两侧轮式腿的差速控制，可以使机器人完成直线 行走和转向等运动[5]。 机器人的行走机构由两个直流电机进行驱动，在 转向时电机转速不同以实现转向动作。 这样不仅可以很好的控制机器 人的移动，还降低了机器人的质量。
机器人系统的控制程序主要包括三部分： 主控部分串行通信程 序、串行通信程序和定时器中断子程序。 主控程序主要完成下列工作： 各芯片初始化；为单片机和上位机间开放串行端口；判断上位机输出 的程序指令；驱动芯片读取数据和命令。
串行通信程序包括数据接收发送子程序和串行中断子程序，数据 接收和发送采用中断方式，不做过多分析。 串行中断子程序是控制电 机的关键， 它用作来区别接收到的信息是用来驱动哪个电机的动作， 从而协调运动的连续性。 因此采用了流向控制标志位的方式判断接收 信息的流向。
2012 年 第 35 期
ＳＣＩＥＮＣＥ ＆ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ
○本刊重稿○
科技信息
小型地面移动机器人控制系统设计
高 智 1 朱 丽 2 王舒扬 1 陈立岩 1 （1．长春工业大学软件职业技术学院 吉林 长春 130012；2．吉林农业大学 吉林 长春 130012）
【摘 要】结合特种机器人在复杂路面作业情况，确定了轮式腿结构作为小型地面移动机器人行走机构，设计开发了小型地面移动机器人 控制系统。 采用上下位机无线控制方式对小型地面移动机器人进行控制 ，实现人机分离，克服了有线控制的局限性。 上位机为 PC 机，下位机为 单片机，采用 LabVIEW 软件开发了控制系统界面。 试验表明：设计开发的小型地面移动机器人控制系统人机界面友好，操作方便，工作可靠。
制。 小型地面移动机器人采用上下 位 机 控 制 方 式 ， 上 位 机 为 PC 机 ，
下位机为单片机。 小型地面移动机器人的运动通过调整左右驱动轮来 实现的，机器人载体通过无线通讯发送数据给上位机并接受上位机命 令，过单片机将数据发送给电机专用控制芯片，由控制芯片产生的调 节信号发送给电机驱动芯片，再电机驱动芯片驱动电机，完成运动。 机 器人的侦察观测通过摄像头加超声红外动态测距避障系统来完成的。 图像识别通过摄像装置来完成， 但是摄像装置的角度和转动有限制， 所以辅以超声红外动态测距避障系统，对于摄像装置侦察范围外的障 碍物进行测距和定位，避免碰撞。 摄像头在光线微弱和无光状态下中 失去工作能力，超声红外动态测距避障系统能够弥补这一不足。 能够 在任何条件下对障碍物进行测距和探测， 通过无线传输可以直接在 PC 机上进行显示，以方便定位和避开障碍物。
LabVIEW 是应用于 Windows 平台上的图像化编程语言， 广 泛 地 应用于测控系 统 开 发 中 ， 它 已 经 成 为 图 形 化 编 程 语 言 的 工 业 标 准[6]。 LabVIEW 程序还非常容易和各种数据通信以及 与 大 数 通 用 标 准 的 实 时数据库连接， 为先进的测试与仪器提供了最佳的开发平台， 基于 LabVIEW 开发的测控系统，在科研与工程的各个领域得到广泛应用[7]。 小型地面移动机器人控制系统软件以 LabVIEW 为开发平台， 开发了 用户界面、数据采集、图像采集、运动控制等功能模块。 小型地面移动 机 器 人 系 统 用 户 界 面 如 图 2，在 界 面 中 ，利 用 LabVIEW 软 件 的 面 板 ， 使用者可以很直观地观察测量参数的实时值，而且可以很方便地对机 器人进行控制。 其用户界面主要用于控制机器人的动作、数据采集，以 简化操作达到机器人正常使用的目的。