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维普资讯 基于双轮移动机器人的控制系统开发 口 冯 春 口 乌 日图 口 何 冰 口 于海武 内蒙古工业大学机械学院 呼和浩特 010051 摘 要：通过对双轮差动式移动机器人运动学的分析 ，构建了以微控制器PIC16F877t为基础，以Pc机为主的两级 控制结构。采用超声波传感器进行测距，光 电编码器用于测量转速。传感器信号通过单片机处理后传给Pc机，从而完成环 境地图绘制、路径规划 等任务。实验证明，该系统有很好的实时性和准确性。 关键词 ：移动机器人 控制系统 超声波传感器 路径规划 中图分类号：TP242 文献标识码：A 文章编号：1000～4998(2oo8)ol一0013—02 本 文介绍 的机 器人 移动平 台采用 差动 轮式驱 动 方 础 的移动 机器 人路径 规划 、路 径跟 踪 等 的研 究前 提 ，移 式 ，两 驱动 轮 和两 平 衡 轮正 交 分 布 ，运动 控 制简 单 、灵 动机器 人 的前进 (后 退 同理 )运 动学模 型可 由下式表示 活，只要改变 两轮 的速 度就 能方便 地 实现 机器 人 的前 (其 中 ： yF为 F点 的运 动 速 度 ； 为平 台质 心 的运 进 、后 退 、旋转 等 运 动 ，该机 器 人 可作 为 智 能理论 的实 动 速 度 ；6}L、，分别 为左右 驱 动轮 的转 角 )： 验验证平 台。系统 中智能行为 的决策主要通过微 型计 一 _rco… 算机来 实现 ，而底层控制采用 了两片 PIC16F877单片 机 作为 核 心控 制 器 ，该控 制 器 主要 处 理 ，如转 速 测 量 、 ljl专sin一等sin 寺stn+等1-c。sjj 电机驱动控制 、传感器信 号采集等数据 。这 台轮式移动 其 中定 义 ．，为 ： 机器 人 及其 计 算 机控 制 系统 ，能够 有 效地完 成 移动 机 J广—rco。+—lc．r．“ rco。一—lc．r。．“]} 器人 的运动 规划 控制 。 ，‘Llr． zr，． r． zr， I —。“一—。。“ —。“+——co。J 1 移动机器人结构及运动学模型 ．，可看 作 双轮驱 动 式移 动 机器 人 的广 义雅 可 比矩 在双轮 式移 动机 器人 中 ，差 动转 向式控制 较复杂 ， 阵 ，它 与基 座 固定 的机 械手 雅 可 比矩 阵相 类似 ，反 映 了 但精 度较高 。为 了在控 制方 式上 达 到一个 较高 的层 次 ， 双 轮驱动 式移 动机 器人 关键 点 的速度 与 驱动轮 的转 速 并且 让 运 动和 转 向的精 度 更 高一 些 ，该 移 动机器 人 设 之 间的关 系 ，同时也反 映 了双轮 驱 动 式移 动 机 器人 支 计成双差动 转 向式 (如图1所示 )，双轮均产 生驱动力矩 ， 撑 轮 的作 用力 与驱 动轮 的驱 动力 之间 的关 系 。 每个轮子有独立 的 电气驱动模块 ，两平衡轮 只起支撑作 2 机器人检测控制系统 用 ，在机器人转 向时它们可 自由转动 。主要参数 ： 为移 动平 台上 的支撑轮 1， 为移动平 台上的支撑轮2，G为 2．1 超 声波传 感 器输入 通道 及软件 系统 的设计 移 动平 台的质 心 ，6为 两 个驱 动 轮之 问的距 离 ，r为驱 本次实验 的超 声波传感器 川采用 了汽车倒泊防撞 动轮 的半径 ，Z。为 点 c与 点 F之 间 的距 离 ， 为平 台