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，每步都是在许老师指导下完成的，在此谨向许老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。许老师的严谨，使得我的论文精益求精，让我从中获得许多知识，她的态度又是那么的和蔼，具有亲和力，我每次去的时候都会给我宝贵的意见，细心与知识的渊博，让我在做毕业设计的时候不敢有丝毫的怠慢。本毕业设计查阅了大量的图书馆书籍和参考了中国科技论文期刊，难免存在和缺点，恳请学术界的各位前辈们批评指正，谢谢,目录前言机构的驱动方案设计机器人运动方式的选择轮式机器人驱动方案设计轮式机器人驱动轮组成轮式机器人转向轮组成电机选择减速机构的设计变速箱体前车体及电池箱后减震及前减震机构车轮和轮毂传动机构执行机构的设计及受力分析传动机构的设计执行机构的设计机器人受力分析及如何保证加速度最优轮式移动机器人的运动学分析轮式式机器人的运动学建模机器人系统，如极坐标平面移动车爬行移动机器人球形机器人工作伙伴平台以及移动车等，最近的突出成果是年发射的火星漫游机器人勇气号与机遇号。虽然国内有关移动机器人研究的起步较晚，但也取得了不少成绩。年国防科技大学贺汉根教授主持研制的无人驾驶车采用了四层递阶控制体系结构以及机器学习等智能控制算法，在高速公路上达到了的稳定时速，最高时速，而且具备了自主超车功能，这些技术指标均处于世界领先的地位。但是我国在机器人的核心及关键技术的原创性研究高性能关键工艺装备的自主设计和制造能力高可靠性基础功能部件的批量生产应用等方面，同发达国家相比，我国仍存在较大的差距。未来研究热点是将各种智能控制方法应用到移动机器人的控制。机器人分成三类，种是第代机器人，那么也叫示教再现型机器人，它是通过个计算机，来控制个多自由度的个机械，通过示教存储程序和信息，工作时把信息读取出来，然后发出指令，这样的话机器人可以重复的根据人当时示教的结果，再现出这种动作，比方说汽车的点焊机器人，它只要把这个点焊的过程示教完以后，它总是重复这样种工作，它对于外界的环境没有感知，这个力操作力的大小，这个工件存在不存在，焊的好与坏，它并不知道，那么实际上这种从第代机器人，也就存在它这种缺陷，因此，在世纪年代后期，人们开始研究第二代机器人，叫带感觉的机器人，这种带感觉的机器人是类似人在种功能的感觉，比如说力觉触觉滑觉视觉听觉和人进行相类比，有了各种各样的感觉，比方说在机器人抓个物体的时候，它实际上力的大小能感觉出来，它能够通过视觉，能够去感受和识别它的形状大小颜色。抓个鸡蛋，它能通过个触觉，知道它的力的大小和滑动的情况。那么第三代机器人，也是我们机器人学中个理想的所追求的最高级的阶段，叫智能机器人，那么只要告诉它做什么，不用告诉它怎么去做，它就能完成运动，感知思维和人机通讯的这种功能和机能，那么这个目前的发展还是相对的只是在局部有这种智能的概念和含义，但真正完整意义的这种智能机器人实际上并没有存在，而只是随着我们不断的科学技术的发展，智能的概念越来越丰富，它内涵越来越宽。本毕业设计课题主要是为了掌握和了解轮式移动机器人的基本结构和运动控制系统的能力，基本能实现前进后退范围转动的运动，也可以为机器人的运动和控制提供个很好的研究平台。本文所讨论机器人系统运动学模型近似于汽车，因此称为轮式机器人，它阿克曼约束的机器人运动模型轮式移动机器人的运动控制系统设计控制系统硬件设计控制系统软件设计上位机控制系统软件设计下位机控制系统软件设计结论参考文献致谢前言移动机器人的研究始于上世纪年代末期，随着计算机技术传感器技术以及信息处理技术的发展，移动机器人已被广泛应用于工业农业医疗保安巡逻等行业。机器人技术的发展，它应该说是个科学技术发展共同的个综合性的结果，也同时，为社会经济发展产生了个重大影响的门科学技术，它的发展归功于在第二次世界大战中，各国加强了经济的投入，就加强了本国的经济的发展。另方面它也是生产力发展的需求的必然结果，也是人类自身发展的必然结果，那么人类的发展随着人们这种社会发展的情况，人们越来越不断探讨自然过程中，在改造自然过程中，认识自然过程中，实现人们对不可达世界的认识和改造，这也是人们在科技发展过程中的个客观需要。国外对于移动机器人的研究起步较早，日本是开发机器人较早的国家，并成为世界上机器人占有量最多的国家，其次是美国和德国。进入年代，随着技术的进步，移动机器人开始在更现实的基础上，开拓各个应用领域，向实用化进军。前苏联曾经在移动机器人技术方面居于世界领先的地位，俄罗斯作为前苏联的继承者，在机器人技术领域依然具有相当雄厚的技术基础，科技有限公司把在开发空间机器人中获得的经验应用于开发地字节片上集成字节，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。每次宣怀机械设计第四版高等教育出版社，，