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基于Linux的多足机器人控制系统的研究

【摘要】:普通机器人在崎岖地面上无法做到快速平稳的移动,因此设计一种基于分动式机械结构的多足机器人,它不仅具备良好的地面适应能力,还具备轮式机器人的运动快速性的优点。本文针对上述多足机器人的结构特点从整体上对其控制系统展开了研究。首先介绍了多足机器人的分动式机械结构,从理论上验证多机器人的稳定性和步态的有效性,并分析了控制系统的需求,提出了以PC机和ARM11为控制核心的、基于WI-FI和CAN通信的三级递阶式控制系统方案。针对多足机器人对于控制系统的实时性、多任务性和人机交互性等要求,本研究在ARM11上运行嵌入式Linux系统。其次本文主要设计控制系统的核心硬件电路,主要包括CAN通信、主动力电机驱动、关节电机驱动、电压电流检测等;并完成嵌入式Linux内核的裁剪和移植,设计CAN通信模块和传感器模块的驱动程序;然后分别采用增量式PID算法、位置闭环算法以提高主动力电机的调速特性和关节位置的控制精度;最后设计了Linux系统上的QT交互软件、上位机监控软件以及基于遗传算法的路径规划算法。最后基于本研究设计制作的软硬件以及多机器人样机搭建了整个控制系统实验平台,进行了多足机器人直行步态实验,PC与ARM的无线的通讯实验,ARM1与关节模块间的CAN组网通讯实验,主动力电机和关节电机驱动实验,PID调速性能和位置闭环精度测试实验,嵌入式系统实时性的验证实验以及多关节间的协调控制实验,实验结果验证了本文提出的基于Linux的多足机器人控制系统可行性和合理性。为多足机器人的智能化提供良好的软硬件平台。

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