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机器人作为一种新型的生产工具,在减轻人类的劳动强度,提高劳动效率,危险环境下解救人的生命,到达人类所不能及的地点去探索或工作等方面,都具有极大的优势。机器人的控制器作为机器人的“大脑”,对机器人的性能的优劣起到了至关重要的作用。随着现代科学技术的飞速发展和社会的进步,对机器人的性能提出更高的要求。智能机器人技术的研究已成为机器人领域的主要研究方向。但是,机器人自诞生以来,特别是工业机器人所采用的控制器基本上都是开发者基于自己的独立结构进行开发的,采用专用计算机、专用机器人语言、专用操作系统、专用微处理器。这样的机器人控制器已不能满足现代工业发展的要求和技术发展。近年来,由于嵌入式控制系统采用通用的处理器、操作系统和编程语言,在机器人控制器方面的应用越来越广泛。
针对嵌入式机器人控制器诸多优点,通过对机器人控制器发展方向和现有机器人控制器存在的问题分析。论文设计了一个基于S3C44BOX微处理器的结构开放、模块化、实时性好、多任务处理、具有网络功能、远程无线遥控的机器入控制系统。该嵌入式控制系统采用μC/OS-II实时操作系统,实现了多任务的实时调度,任务调度算法采用EDF算法,较好的保证了控制系统对实时性的需求。控制器由传感器信号采集模块、无线收发模块、基于PID控制策略的电机PWM控制模块、上位机控制软件等模块组成。
论文在以下几个方面作了研究:
1、引入了半自主控制策略的思想,克服了现有机器人控制器设计中过分依赖人工智能技术和系统设计开销费用巨大的问题。
2、论文把在控制领域应用广泛的μC/OS-II操作系统,成功的移植到S3C44BOX微控制器实现了系统的实时多任务调度,并将EDF算法应用到嵌入式控制系统的任务调度方面,此外,实现了积分分离的PID控制算法。
3、把在电脑游戏中应用广泛的力反馈技术引入到了机器人控制的触觉反馈和感知领域。
该控制系统可以用来控制需要在一些特殊环境下作业的地面小车机器人,如在隧道作业的机器入、排雷机器人、消防机器人等。控制系统采用自主控制和远程被动遥控相结合,克服了以往单独采用智能自主控制或遥控控制的缺陷,具有广泛的应用前景。