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小型移动机器人系统平台的模块化设计与实现

作　者: 郑凯
导　师: 何顶新
学　校: 华中科技大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 移动机器人模块化层次结构嵌入式系统
分类号: TP242
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 25次
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内容摘要

本文介绍了一种模块化、层次结构的移动机器人平台的设计方案,目的是设计一个模块化、通用的移动机器人平台,使得研究人员可以根据自己的要求选择不同的模块通过简单的组合,构建符合要求的移动机器人平台。因为目前的小型移动机器人的控制系统大多采用嵌入式技术,所以移动机器人平台的发展也与嵌入式技术的进步紧密联系在一起。论文所设计的小型移动机器人平台不光有助于机器人技术领域的研究,也是一个理想的嵌入式技术的研究和验证平台。文中论述了该机器人平台的模块化、层次结构的设计方法,系统分为三个层次:主控制层、传感器控制层、驱动层,可以搭载多种通信、传感器模块。根据模块的设计,详细描述了模块之间的接口设计。系统使用了ARM9和M16C两个处理器,处理器间高效的通信将是提升整个系统性能的关键,所以将处理器间的通信协议作为平台的重要组成部分在文中作了详细介绍。整个平台还包括一个运行于远程终端的监控平台,与机器人之间通过无线Wifi通信。监控平台可以实现操作人员与机器人之间的远程交互。最后展示了采用这种设计方法制作的原型机,测试了原型机的自动避障功能,初步验证系统的可行性。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-13
  1.1 课题研究意义  8-9
  1.2 研究现状  9-11
  1.3 论文主要内容及构成  11-13
2 小型移动机器人系统平台整体架构  13-15
  2.1 小型移动机器人系统架构  13-14
  2.2 移动机器人监控平台  14-15
3 小型移动机器人的模块化硬件结构  15-32
  3.1 主控制层硬件结构  15-16
  3.2 传感器控制层硬件结构  16-23
  3.3 驱动层硬件结构  23-26
  3.4 传感器模块  26-30
  3.5 机器人电源系统设计  30-32
4 基于SPI 总线的处理器通信协议设计  32-49
  4.1 通信协议简介  32-36
  4.2 命令和数据项格式  36-41
  4.3 通信协议的实现  41-49
5 移动机器人监控平台设计及避障实验  49-52
  5.1 移动机器人监控平台  49-50
  5.2 避障实验  50-52
6 总结与展望  52-54
  6.1 总结  52
  6.2 展望  52-54
致谢  54-55
参考文献  55-59
附录攻读学位期间参加的科研项项目  59

小型移动机器人系统平台的模块化设计与实现

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