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本论文以自主移动机器人实验平台NKMOBOT-I项目为研究背景,主要介绍了机器人的系统组成,运动控制系统的硬件设计、印刷电路板的设计以及电机实验等。
论文首先简要介绍了自主移动机器人的应用,概况和各项关键技术,并介绍了NKMOBOT-I的研究背景和目标功能,以及本文所作的工作。
根据项目的目标功能,给出了机器人的系统组成方案:具有圆形底盘的差速驱动移动机械系统,和采用多CPU、分布式结构的电子控制系统。后者包括电源与外设,主控制系统,外部传感器系统(包括CCD摄像机和超声波传感器阵列),基于数字信号处理器(DSP)的运动控制系统。
本文的主要研究内容为机器人的直流电动机运动控制系统设计。在分析比较了多种运动控制系统方案之后,提出了基于DSP的运动控制系统的设计方案。根据系统的设计要求,论文详细讨论了主要功能电路的设计,包括DSP及其周边电路、电流反馈电路、电源模块和自我保护电路的设计等。然后,简单介绍了运动控制系统的软件的设计与PID控制方法。最后,介绍了系统硬件电路的PCB设计与制作。
将运动控制系统与电机进行联机实验,实验结果表明,所设计的系统工作稳定,能实现对电机良好的速度控制,并且系统具有很好的通用性和可扩展性,达到了预期的设计要求。