轮式越野机器人具有体积小、动作灵活和成本低的优点,适于山地、灌木丛、草地等恶劣环境,在军事、反恐等方面有良好的应用前景。针对四轮驱动、具有特殊中间轴结构的轮式越野机器人,设计了一套机器人控制系统。机器人控制系统在很大程度上决定了机器人的性能,轮式越野机器人因为其野外工作的特殊性,对控制系统在性能、尺寸、功耗等方面都有要求。本文采用TMS320F2812和FPGA共同组成控制系统核心,设计出功能强大、集成度高、能进行多任务控制,并具强大可扩展能力的机器人控制系统。首先,对机器人控制系统的总体结构进行了设计,并给出了各个部分硬件电路的具体实现方法。机器人控制系统硬件主要包括四个部分:一是微处理器模块,负责运行机器人主控程序完成多传感器信息采集、处理,并负责与上位计算机进行远程无线通讯;二是惯性测量单元(IMU)模块,负责采集机器人6自由度的运动信息;三是电机驱动模块,提供稳定的直流电机驱动信号;四是无线通讯模块,包括无线数据收发模块和无线视频收发模块,负责主控芯片与上位机之间的通讯实现。其次,根据轮式越野机器人的运行任务,对控制控制软件结构进行了分析,采用模块化的方法对软件进行划分。根据惯性测量单元传感器特性,设计了惯性测量单元的数据采集模块,设计了数字滤波、数字积分模块;分析得到了运动中机器人的位姿换算公式;根据轮式越野机器人的本体特性,设计了电机驱动模块;完成了无线通讯协议模块的设计,及基于VC++的视频采集模块设计。最后,构建了实验系统,完成了机器人在野外的直线行走、转向、越障等试验,从而验证了控制系统硬件电路和控制软件的有效性。进行了IMU单元的标定,并对试验中获得的IMU数据进行分析,为移动机器人惯性导航作基础研究。