STM32F103智能管家机器人运动控制算法设计(3)
1.3 智能移动小车
智能小车的发展已经遍及电子、移动互联网、等领域。近年来小车的智能水平不断提高，遥控小车也成了市场上很常见的一种玩具。小车搭载芯片进行管理可以作为机器人的典型代表。它可以分为两大组成部分：CPU、执行部分。执行部分是由两个直流电机来充当的，主要控制小车的前进方向和速度。CPU使用STM32F103单片机，通过对单片机的编程使单片机能根据传感器接收到的不同信号对小车发出不同的指令，从而实现不同的功能。此次设计的智能小车能够实现小车前进、后退、左转、右转、原地打转、加速、减速和停止。智能小车发展非常迅速，从智能小车玩具到无人驾驶，其基本可实现循迹、避障等基本功能，比较出名的谷歌无人驾驶更是走在前列，引领智能车的发展潮流。
1.4 位置灵敏探测器
位置灵敏探测器PSD (Position Sensitive Device) 属于半导体器件, 一般做成PN 结构,具有高灵敏度、高分辨率、响应速度快和配置电路简单等优点。其工作原理是基于横向光电效应。作为新型器件, PSD 已经被广泛应用在位置坐标的精确测量上。
二、机器人系统结构
随着机器人任务的难度的加大和其工作环境更加复杂，移动机器人必须提高其自身的自动化水平，实现真正意义上的自主，这就对它的理论和应用技术的发展提出了更高的要求，其中运动控制技术又是首当其冲，因为机器人完成任何一个任务，都是以它的运动为基础的。工程实际当中任何系统都是受到一定约束的，这样的系统称作受限系统。所谓约束是指“在系统质点的位置和速度上，施加的一些具有几何或运动学特性的限制”，一般可归结为完整约束与非完整约束两类。完整约束是只限制受控对象的空间位置，或者同时限制空间位置和运动速度，但经过积分可转化为空间位置的约束，也称为几何约束。非完整约束是同时限制空间位置和运动速度，并且不能通过积分变换转换为空间位置的约束条件，也称为不可积约束。受到完整约束的系统称为完整系统，受到非完整约束的系统称为非完整系统，因此非完整控制系统是指具有控制输入的非完整系统。
迄今为止，履带式机器人是移动机器人中较为流行的一种运动机构。与其他移动方式相比，履带式可以达到很高的效率，可以用比较简单的材料制作，同时还具有一定的跨越障碍能力与相对安静的运行环境，适合室内家庭使用。履带式移动机器人（Crawler Mobile Robot，简称CMR)具有非完整约束，是一种典型的非完整控制系统。由非完整约束的定义可知，其所受的约束是不可积的，这个特点使它的控制等问题变得非常复杂。但事物都有两面性，非完整约束在给 CMR 的控制带来难度的同时，也使它的运动更灵活，更具有可靠性。本论文将首先讨论履带式移动机器人结构的，对制作的履带式差速移动结构进行运动学和动力学分析，研究履带式移动机器人的运动控制方法。
机器人履带结构在坚硬路面上纵向运动时受到的纵向阻力,是履带接触地面的履带齿突出部分与地面之间相互作用的滑动摩擦力。纵向阻力与履带承受的垂直载荷、摩擦系数等有关，履带式车辆在松软地面上发生沉陷现象,根据贝克的压力-沉陷关系,履带压力 p 与沉陷量 z 的关系为P=(kcb +kφ)zn
在松软路面上行驶时,履带将发生沉陷,从而产生阻碍运动的纵向阻力。对于垂直压力均匀分布的刚性履带,按照贝克的平板模型,其沉陷量为z0=( )1/n=( )1/n
其中：bl：履带的宽度和长度；W：垂直载荷；KФ：摩擦模量；Kc：黏附模量；n：沉陷指数；p：履带压力。
上一篇：PLC甲醇生产自控设计+梯形图