基于ARM的清洁机器人运动控制系统设计

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随着家务劳动省力化、自动化需求的不断提高,清洁机器人开发受到越来越多的关注。运动控制系统是清洁机器人开发的重要内容。本课题旨在设计开发基于ARM的清洁机器人运动控制系统,实现清洁机器人运动的方向控制、速度调节、定位、障碍检测及避障等功能。  论文首先介绍了清洁机器人运动控制系统的研究背景与意义,分析了清洁机器人的控制技术、软硬件及控制器应用及研究现状。  基于产品现状与市场发展,论文进行了清洁机器人的功能需求分析,制定了清洁机器人运动控制系统总体方案。基于清洁机器人的定位需求,提出了位置、速度、电流三闭环控制系统,并进行了清洁机器人控制器的选型。  论文根据系统总体方案进行了软、硬件设计。给出了硬件系统整体架构,分析了硬件整体功能实现过程,给出了各功能模块具体实现方法。软件方面,进行了软件功能分析,阐述了清洁机器人运动控制系统软件设计流程,采用状态机编程思想,进行软件总体方案设计并分析各状态软件工作流程,并设计了清洁机器人的驱动模块、测量模块、通讯模块及监控界面软件。  论文对清洁机器人的运动控制算法进行了深入研究。根据直流电动机电枢回路电压方程建立系统的动态结构图,采用PID控制算法设计电流环与速度环,并针对位置环设计了基于模糊控制的运动控制算法,给出了模糊控制器的详细设计,并与传统PID算法进行了仿真对比。  论文最后介绍了清洁机器人运动控制系统的调试与测试。详细阐述了系统实验平台的搭建,包括清洁机器人安装、电源板与主控板的安装与调试,并进行了软硬件联调,对实验调试过程中遇到的若干问题进行了详细分析并加以解决。
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