线性控制系统。为了能发挥将来加载到这种机器人上的功能因而对小车性能作了要求。作为主要在室内工作的机器人长度不宜超过高度要控制在机器人平衡稳定运作的范围内。因此，车体在保证稳定的情况下做的尽量小各部件排列方式应尽量减小纵向尺寸，使车体紧凑。内置于其中的电路板和电池的尺寸也要受到限制。设计电路是要尽量选用功能大集成度高的芯片，而电池要选用体积小并且耐用的型号。因此，本课题控制器设计选用单片机来实现控制电路的架构，并且减少外围逻辑电路，使板面布局紧凑。车体系统的运动性能是影响系统性能，决定机器人性能达标的重要因素。因此，在软硬件选型时，满足快速性准确性要求是考虑的第要素之。要求机构能够具有更大的灵活性与柔性，能够具有更大的跨越障碍的能力。最好采用减震设计，它有利于保护机器人各组成部件，特别是电器元件。相对于工业环境来讲，我们设计的机器人所处的环境所受的强磁干扰要小得多，但是要达到系统运作实时准确，些干扰就显得较为明显首先，机器人体积很小，电机及其驱动系统，处理器系统，无线模块同处于很小的空间，这几部分之间的相互干扰，特别是电机及其驱动系统对处理器的干扰，无线模块对处理器的干扰以及无线通讯所特有的噪声干扰都不容忽视。本课题中，分别采用了硬件抗干扰设计和软件抗干扰设计。其次，机器人工作环境周围的电器将对其产生影响。机构的驱动方案设计机器人运动方式的选择到目前为止，地面移动机器人的行驶机构主要分为履带式腿式和轮式三种。这三种行驶机构各有其特点。履带式履带最早出现在坦克和装甲车上，后来出现在些地面行驶的机器人上，它具有良好的稳定性能越障性能和较长的使用寿命，适合在崎岖的地面上行驶，但是当地面环境恶劣时，履带很快会被磨损甚至磨断，沉重的履带和繁多的驱动轮使得整体机构笨重不堪，消耗的功率也相对较大。此外，履带式机构复杂，运动分析及自主控制设计十分困难。履带地面移动机器人是种通用机器人平台，根据用途的不同，可以在机器人上加装不同的功能模块和传感器，以完成复杂环境下的救援侦查排爆扫雷伤员撤离等任务。加装了遥控控制电路主云台摄像头多个从摄像头微惯导单元和激光扫描测距传感器，机器人可以在人远程遥控下运动和作业。图四段履带机器人图六段履带机器人腿式第，腿式机器人的运动轨迹是系列离散的足印，轮式和履带式机器人的则是条条连续的辙迹。崎岖地形中往往含有岩石泥土沙子甚至峭壁和陡坡等障碍物，可以稳定支撑机器人的连续路径十分有限，这意味着轮式和履带式机器人在这种地形中已经不适用。而腿式机器人运动时只需要离散的点接触地面，对这种地形的适应性较强，正因为如此，腿式机器人对环境的破坏程度也较小。第二，腿式机器人的腿部具有多个自由度，使运动的灵活性大大增强。它可以通过调节腿的长度保持身体水平，也可以通过调节腿的伸展程度调整重心的位置，因此不易翻倒，稳定性更高。第三，腿式机器人的身体与地面是分离的，这种机械结构的优点在于，机器人的身体可以平稳地运动而不必考虑地面的粗糙程度和腿的放置位置。当机器人需要携带科学仪器和工具工作时，首先将腿部固定，然后精确控制身体在三维空间中的运动，就可以达到对对象进行操作的目的了。当然，腿式机器人也存在些不足之处。比如，为使腿部协调而稳定运动，从机械结构设计到控制系统算法都比较复杂相比自然界的节肢动物，仿生腿式机器人的机动性还有很大差距。腿式机构具有出色的越野能力，曾经得到机器人专家的广泛重视，取得了较大的成果。根据腿的数量分类，有三腿四腿五腿和六腿等各种行驶结构。这里我们简单介绍种典型的六腿机构。般六腿机构都采用变换支撑腿的方式，将整体的重心从部分腿上转移到另部分腿上，从而达到行走的目的。行走原理为静止时，由六条腿支撑机器人整体。需要移动时，其中三条腿抬起成为自由腿腿的端点构成三角形，机器人的重心便落在三条支撑腿上，然后自由腿向前移动，移动的距离和方位由计算机规划，但必须保证着地时自由腿的端点构成三角形。最后支撑腿向前移动，重心逐渐由支撑腿过渡到自由腿，这时自由腿变成支撑腿，支撑腿变成自由腿，从而完成个行走周期。腿式机器人特别是六腿机器人，具有较强的越野能力，但结构比较复杂，而且行走速度较慢。图三腿机器人图四腿机器人轮式轮式机器人具有运动速度快的优点，只是越野性能不太强。适于室内硬路面等平整地面，特别不适合松软或崎岖地面。按照车轮数目虽然不能对轮式移动机器人进行严格的归类,但是不同的车轮数目依然决定了不同的控制方式,例如滚动机器人和四轮移动机器人显然在控制原理上是不同的。回顾轮式移动机器人研究已取得的主要成果,按车轮数目对地面移动机器人进行了归类分析,对单轮滚动机器人两轮移动机器人三轮四轮六轮及八轮移动机器人复合式带有车轮移动机器人进行了分析和总结。图单轮滚动机器人图两轮移动机器人图三轮等大公司纷纷推出各种派生芯片。如目前应用最广的位单片机，价格低廉功能强大。但在些复杂的系统中，就不得不考虑位单片机。系列位单片机广泛应用于伺服系统变频调速等各类要求实时处理的控制系统。考虑到机器人尺寸的限制，功耗等因素选择个功能齐全的单片机是比较合适的，定位合理的方案，可获得较高的性能价格比。综合比较之下，以单片机为核心确定整个控制系统的设计方案是比较合适的。本文中运动控制器采用种数字控制系统体系结构，采用单片机。系列单片机是宏晶科技推出的新代超强抗干扰高速低功耗的单片机，指令代码完全兼容传统单片机，时钟机器周期，时钟机器周期可任意选择，最新的版本内部集成专用复位电路。芯片具有以下特点增强型时钟机器周期，时钟机器周期工作电压单片机单片机工作频率范围，相当于普通的，实际频率可达用户应用程序空间字节片上集成字节，字节通用，复位后是准双向口弱上拉普通传统口是开漏输出，作为总线扩展时，不加上拉电阻，作为口时，需加上拉电阻在系统可编程在应用可编程，无需专用编程器仿真器，可通过串口直接下载用户程序，程序秒就可完成共有个位定时器计数器，其中定时器还可以当成个位定时器用。控制系统软件设计轮式移动机器人运动控制系统的软件实现的主要思想是把由机器人运动学获得的两驱动轮的速度转换为下位机软件能够识别利用的数据，采用分段跟踪的方式，从而让下位机来控制与电动机相连的转动机构按相应的规划路径来运动。驱动系统的软件主要分上位机软件和下位机软件两部分，上位机软件用来编写，下位机软件用来编写。上位机控制系统软件设计整个运动控制系统软件就由上位机程序和下位机控制程序构成，上位机程序用语言开发，上位机负责感知系统的数据处理并完成移动机器人的路径规划及航迹推算的处理，上下位机的数据传输采用控件通过串口和下位机传送数据。下位机控制系统软件设计本系统中移动机器入两驱动轮的路径跟踪采用数控插补技术来实现，数控插补技术是数控系统的核心技术，插补运算具有实时性，其运算速度和精度直接影响系统的性能指标。下位机接收的数据是移动机器人两个驱动轮需运动的步数和控制周期，因此，可以将机器人小车两驱动轮的控制转化为直线插补来实现。控制周期的大小可由规划路径的曲率大小及执行插补所需时间来确定，控制周期由上位机处理转化为计数器的初值，下位机通过串口从上位机获取插补数据，采用数字积分法完成两台步进电机的协同运动。设两驱动轮左侧电机运动步数为，右侧电机运动步数为，采用数字积分法的直线插补来实现两驱动电机的联动。下位机控制程序由主程序中断服务程序等组成，主程序完成从串口取数据定时器积分器初始化，通过定时器中断插补控制步进电机按预定方式运动，主程序的流程图如图所示。图主控流程图图中断服务程序流程图主程序初始化完成后，与上位机握手，等待上位机发送数据。当串口程序接收到正确数据后，将数据从缓冲区更新到缓冲区。首先初始化积分器，将数据转换成积分器使用的数据，使用定时器中定时中断完成插补运算，对缓冲区的访问采用扫描方式，插补采用定时中断提供步进脉冲来实现。中断服务程序，如图所示。每次中断到来先判断插补否，运行积分器产生运行标志，设置直流电机控制字，供下次驱动直流电动机。此时每次中断运行电机的控制字是由上次中断运算设定的，这样可以提高插补精度。帧数据插补完成后置插补完成标志位，当主程序扫描到这标志位时，从缓冲区更新数据到缓冲区，进行下次插补。结论本文首先分析了四轮车式移动机器人的总体机构方案和选择，再次针对运动特性及运动学进行分析，建立了不考虑滑行刹车等的四轮机器人理想运动学模型向该理想运动学模型引入了阿克曼约束，同时对描述机器人运动状态的转向角航向角和转向半径等物理量进行了分析。为进步研究四轮车式机器人的运动控制系统设计自主导航等工作提供了理论分析的基础。本文仅仅讨论了其中结构与机构方面的内容，论文并不完善，有待于在以下几个方面作进步的探索和深化机器人的越障能力和行驶机构的参数选取有很密切的关系。在结构形式确定的基础上，有必要对行驶机构的参数作进步的优化，以求得到越障性能和车体的稳定性非全方位移动机器人，由于受到非完整性约束，这种类型的机器人是典型的非完整系统若所具有的自由度等于个，则为全方位移动机器人。由于全方位轮有效避免了普通轮子不能侧滑带来的非完整性约束，在支持面上具有的两个平移运动和绕垂直轴的个转动，所以全方位轮式移动机器人是种完整系统。以全方位轮为行走机构的机器人，能够在保持车体姿态不变的前提下沿平面上任意方向作直线移动，运动路径最短，用时少，相比差动驱动机器人具有更强的优势。在机器人运动过程中，每个全方位轮由个的电机驱动，通过控制各个驱动电机来决定车体的移动方向和位姿，实现全方位行走轮地接触关系是个值得研究的课题。要确定车轮的外形和表面形式，必须对机器人在路面行走时车轮的受力状态有深入的研究在上述分析和研究的基础上，要积极探索机器人的控制系统的算法。如何将行驶机构和轮式驱动系统结合起来将是控制系统的关键。把控制系统和机械结构充分结合起来，对机器人的研究就更有实际意义。参考文献孙恒等主编机械原理第六版高等教育出版社，马香峰主编工业机器人的操作机设计冶金工业出版社，宗光华张慧慧议机器人设计与控制科学出版社，李志尊基础应用与范例解析机械工业出版，刘金琨先进控制及其仿真北京电子工业出版社，蔡自兴机器人学北京清华大学出版社，张海根机电