机器人课程设计---自主行走机器人小车的设计

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1、 -1- 机器人课程设计机器人课程设计 自主行走机器人小车的设计自主行走机器人小车的设计 学院：学院： 班级：班级： 姓名：姓名： 学号：学号： -2- 摘要：摘要：本文通过对ARM开发和研究，实现移动机器人小车自主行走，速度反馈和红外线避障 的功能。 小车系统的组成主要包括避障传感器部分， 电机控制部分， 速度反馈部分以及ARM嵌入 式系统核心控制部分。避障传感器系统采用红外线技术，主要完成对障碍物的感应；移动机 器人小车的电机控制转速部分采用步进电机作为电机首选； 还有速度反馈的部分， 由于ARM 板内部没有记数的功能，我们就设计了传感器数据读取的一个系统。最后，贯穿整篇文章的 是对机器人

2、的核心部分（基于ARM嵌入式系统）的研究和设计，主要让操作系统完成控制功 能（主要是通过接收避障系统感应外界环境所返回的信号，进而控制运动控制系统，从而完 成一个自主运动的智能功能）。 关键词：关键词：ARM 板；自主行走；红外线感应；嵌入式操作系统；电机 1 机器人实现方法和实现过程机器人实现方法和实现过程 以 S3C44B0X 实验板为平台，以及避障系统和运动控制系统两部分结合起来构成整个移 动机器人最主要的硬件部分。其中，实验板为移动机器人的中枢神经部分，它承担着对于外 部硬件的全权管理（包括接收外部硬件的传递过来的信息，对信息进行相应的处理，以及把 处理后的信息再传递给外部硬件） ；避

3、障系统为整个机器人系统的感应部分，一切外界环境 的识别都有避障系统来完成； 运动控制系统为整个机器人系统的移动部分， 它承担着让机器 人能自由的在物理环境中移动的功能。 1.1 实现过程实现过程 以 S3C44B0 开发板构建整个机器人的中枢神经，主要是采用嵌入式操作系统来管理。 这里具体工作主要包括将 uClinux 操作系统移植入 ARM，以及在操作系统下编写外部驱动程 序来识别和控制外围硬件（主要是避障系统和运动控制系统） 。 避障系统设计：采用红外线来实现避障（电路设计，调试） 。 运动控制系统设计：采用直流电机来实现机器人的移动功能(电路设计，调试)。 软件设计部分： 主要是应用程序

4、配合外部硬件驱动程序。 下文将详细介绍软件实现的具 体方法和实现代码。 2 自主行走机器人的行走控制方案自主行走机器人的行走控制方案 2.1 直流电机的控制方案直流电机的控制方案 一个电动小车整体的运行性能， 首先取决于它的电池系统和电机驱动系统。 电动小车的 驱动系统一般由控制器、 功率变换器及电动机三个主要部分组成。 电动小车的驱动不但要求 -3- 电机驱动系统 具有高转矩重量比、宽调速范围、高可靠性，而且电机的转矩-转速特性受电 源功率的影响，这就要求驱动具有尽可能宽 的高效率区。我们所使用的电机一般为直流电 机,主要用到永磁直流电机、伺服电机及步进电机三种。直流电机的控制很简单，性能出众, 直流电源也容易实现。这里主要介绍这种直流电机的驱动及控制。 2.2 驱动电路驱动电路 2.2.1 驱动芯片介绍驱动芯片介绍 L298 是 ST 公司生产的一种高电压、大电流电机驱动芯片，直接采用，TTL 逻辑电平控 制，可用来驱动继电器、线圈、直流电动机、步进电动机等电感性负载。该芯片的主要特点 是：