一例非完整约束轮式移动机器人控制系统的设计(4)

一例非完整约束轮式移动机器人控制系统的设计

实验场地如图4所示。在半径4000mm的浅绿

色地板上,有16条自圆心发出的辐射线和两个半径分别为3000mm和1500mm的同心圆,均为30mm宽白色线。跟踪试验目标为:由阴影所示出发点沿直线到达A点后沿半径为1500mm圆弧到B点,然后完成其它相应动作

。

图3　电动机驱动信号比较放大电路

动机的驱动信号。2.2　AeroAcer的基本功能

AeroAcer可按一定的轨迹运行,在到达目标地点

图4　

实验场地示意图

后伸出手爪完成一定的动作,可作为非完整约束两轮驱动机器人运动轨迹规划研究的实验平台,也可以用作AGV,负载达10kg。通过重复编程实现不同的作业。AeroAcer控制系统主要可以完成以下工作:

(1)在得到运行指令后,C8051F005通过2个12位DAC接口控制伺服电动机运转。并利用单片机内部的计数器1和2分别获得光电编码器1和2的反馈信息,对AeroAcer的速度和位置进行控制,按既定的轨迹移动。当AeroAcer运行在轨迹跟踪方式下时,单片机不断扫描轨迹跟踪传感器的接口。传感器1位于带跟踪的轨迹之上,传感器2、3、4、5如图1所示布置,用于监测AeroAcer是否偏离轨迹及左偏还是右偏。以便及时调整AeroAcer的位姿。

(2)与此同时,C8051F005将定时器3设定为定时中断方式,不断对传感器8～13循环扫描。传感器8～13为反射式光电传感器。分别安装于AeroAcer腰部正前方及左右侧,底盘下正前方及左右侧。用来监测障碍物,采取相应的避障措施。

(3)当AeroAcer到达既定位置后,按作业要求,根据传感器14～18(编码器)的反馈信息,驱动手臂,手爪电动机,完成相应动作,当抓取重物时,CPU不断扫描安装在手爪内的压力传感器,用CPU的12位ADC对力觉传感器的输出采样转换,以获取压力值。用相应的力将不同重量的物品抓住。当作为娱乐时,手臂和手爪可完成简单的预先指定的动作。

图5　程序框图

试验程序框图如图5所示。传感器的布置如图1

中所示,传感器1处于AeroAcer纵向前进轴线上,2、3、4、5在横向车轮轴线上,分居纵向轴线两侧,间距大于跟踪轨迹宽度。

4　结　论

利用C8051F005作为CPU制作了一台机器人,并进行了直线及圆弧跟踪试验。实验结果如图3所示。直线跟踪阶段其误差最大为21mm,在圆弧阶段

3　轨迹跟踪实验及其软件设计

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