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随着设施农业的发展,温室自动喷雾机器人已成为研究热点。但因为温室室内高温高湿的工作环境,对机器人控制系统的可靠性与稳定性提出了较严格的要求。因此为了提高控制系统的可靠性以及导航精度,本文研制出了一种基于电磁诱导导航的喷雾机器人嵌入式控制系统。主要研究工作包括:
1.在深入分析比较各种控制系统特性的基础上,搭建了基于PC/104总线的喷雾机器人嵌入式控制系统。该系统集成了传感器系统、驱动系统、喷雾控制电路、PC/104控制系统和无线通信接口。其中PC/104控制系统,主要由CPU模块(PCM-3350)、数据采集模块(PCM-3718HG)和定时计数模块(CDT-800)构成。
2.基于电磁导航方式,研究了一种基于模糊PID复合控制的四轮独立驱动机器人路径跟踪算法,该算法通过一个切换指标来自动切换PID控制器和模糊控制器,既发挥了PID控制精度高、稳态性能好的特点,又结合了模糊控制抗干扰能力强和反应迅速的特点。
3.在分析PC/104系统软件多种开发方式的基础上,基于DOS实时操作系统编写了整个控制程序。设计了A/D采集子程序、PWM调速子程序、喷雾控制子程序以及无线通信子程序,实现了机器人的高精度路径跟踪和自动喷雾控制。并给机器人设定了两种控制方式:本地控制和遥控控制;两种工作模式:手动模式和自动模式,提高了机器人对环境的适应性和灵活性。
4.设计了喷雾控制电路。该喷雾控制单元主要由一个改装电动喷雾器、一个电磁阀以及相关的接口驱动电路组成。通过I/O口可控制电磁阀来实现喷雾的开/闭。
5.在控制系统中设计了一个无线通信接口,可用于操作者对机器人进行遥控操作。
实验表明,控制系统运行稳定,满足温室喷雾作业的要求。