论文总字数：21650字

摘 要

移动机器人是机器人领域一个重要的部分，它集合信息处理、传感器技术、智能控制等技术。成为机器人研究的一个重点部分。本文选取了轮式的机器人为研究对象，分析它的运动学并建立运动学模型，系统地研究了轮式移动机器人控制系统。选用STC12单片机控制机器人，用VS2008设计上位机控制器，先设计控制界面，再编写上位机串口通信程序。最后上位机发送指令完成对机器人的控制。

关键词：移动机器人 运动学模型 单片机

2015 mobile robot modeling and motion control

Abstract

Mobile robot is an important part of the field of robotics，It brings together information processing, sensor technology, intelligent control technology.And it becomes a key part of robotics research.This paper selects wheeled robot as research subjects,analyze its kinematics and establish kinematic model. Studied design of control system for wheeled mobile robot. Use STC12 Single chip microcomputer to control robot.Use VS2008 to Complete PC. Design control interface first, then,write serial communication program. Finally, PC sends command to control robot.

Key Words: mobile robot; kinematic model; single-chip microcomputer

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1机器人定义和简介 1

1.2机器人的发展历史 1

1.3移动机器人的研究意义和研究现状 2

1.3.1移动机器人的定义和研究内容 3

1.3.2移动机器人的分类 3

1.4移动机器人的关键技术 4

1.5课题的主要内容和本文结构 6

第二章 移动机器人控制原理 7

2.1 课题目标 7

2.2开发环境 7

2.3控制原理 8

2.4 PWM调速原理 9

2.5实验平台介绍 10

2.6 本章小结 11

第三章 运动学建模和速度控制 12

3.1 运动学分析和建模 12

3.2 基于运动学模型的轨迹跟踪的实现 15

3.3 速度控制 18

3.3.1光电编码器 18

3.4本章小结 21

第四章 上位机软件设计 22

4.1上位机软件界面设计 22

4.2上位机串口通信程序编写 22

4.3串口通信 24

4.4串口电路 25

4.5移动机器人串口通信协议 25

4.6本章小结 27

4.7总结与展望 27

参考文献 28

致 谢 29

附 录 30

第一章 绪论

1.1机器人定义和简介

中国工程院院长宋健指出:“机器人学的进步和应用是20世纪自动控制最有说服力的成就，是当代最高意义上的自动化”^[1]机器人一词的出现和世界上第一台工业机器人的问世都是近几十年的事。如今，我们在生活和生产中对机器人的运用已经很常见了。机器人是自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。机器人是一个正在蓬勃发展的重要领域。集合自动控制技术、信息技术、计算机技术、电子遥感技术、光学、精密仪器。机器人技术综合多学科的发展成果，它的出现和发展给我们生活带来了很多的方便，并且应用领域不断扩大。其中移动机器人又以其广阔的应用空间吸引了广大的科研工作者对其进行了大量的研究。

1.2机器人的发展历史

1910年 捷克斯洛伐克作家卡雷尔·恰佩克在他的科幻小说中，创造出“机器人”这个词。但就在1914年，一台真正的机器人由美国人乔治·德沃尔制造出来了，世界上第一台可编程的机器人。这种机械手能按照不同的程序从事不同的工作，因此具有通用性和灵活性。1959年 德沃尔与美国发明家约瑟夫·英格伯格联手制造出第一台工业机器人。随后，成立了世界上第一家机器人制造工厂——Unimation公司。由于英格伯格对工业机器人的研发和宣传，他也被称为“工业机器人之父”后来 美国AMF公司生产出“VERSTRAN”（意思是万能搬运），与Unimation公司生产的Unimate一样成为真正商业化的工业机器人，并出口到世界各国，掀起了全世界对机器人和机器人研究的热潮。第一代机器人是操纵型机器人，能通过固定程序或编写程序来控制，让它完成要执行的动作。第二代机器人是自动型机器人，加装微型计算机和传感器技术在机器人上的运用，使机器人有了一些对外部环境感知的能力。能在小范围内活动。目前正在研发的是第三代，智能机器人。这代机器人不仅具有一定的知觉能力，还能在意外情况下自己思考、判断和处理相比自动型机器人，智能机器人所包含的科学技术水平更高，难度更大，当然它对我们的生活和生产作用也更大。经过几十年的发展，在机械制造、电器制造、汽车制造、金属加工等工业领域和航空航天、核工程、海洋工程等众多领域，机器人技术有着广泛的运用。机器人的出现和发展让传统工业得到了很大的发展，在某些岗位，机器人代替了人类。极大地促进了生产力的发展。一个国家开发制造和使用机器人的水平往往代表了这个国家的科技水平，因此世界各国都很重视机器人的开发、制造和应用。

机器人不仅在工业方面有广泛运用，随着机器人技术的不断发展，计算机水平的提高和传感器技术的不断进步。人类生活水平提高后，在娱乐，服务方面也需要机器人的贡献了。英格伯格的机器人Helpmate，这种机器人能在医院里为病人送饭、送药、送邮件。同年，他还预言：“我要让机器人擦地板，做饭，出去帮我洗车，检查安全”。1999年 日本索尼公司推出犬型机器人爱宝（AIBO），当即销售一空，从此娱乐机器人成为机器人迈进普通家庭的途径之一。这些服务型机器人走进了人们的日常生活，拉近了人类和机器人之间的距离，机器人也成了一些青年和研究着的竞赛项目。

我国对机器人的研制开始于20世纪70年代，80年代在国家高技术计划中安排了智能机器人的研究开发，包括水下无缆机器人、高功能装配机器人和各类特种机器人的应用研究。到了90年代中期，国家重点选择焊接机器人等工程开发研究。从总体上看，我国机器人技术起步比较晚，跟发达国家相比，还有一定的差距。

请支付后下载全文，论文总字数：21650字