基于STM32的扫地机器人控制系统设计

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导师姓名
陈海初  胡见
学科专业
机械工程(专业学位)
文献出处
南昌大学   2019年
关键词
扫地机器人论文  路径规划论文  嵌入式系统论文
论文摘要

扫地机器人是一种可以代替人们完成地面清洁任务的服务机器人,可以有效减少人们清洁地面这种重复性的劳动,提升生活质量。目前扫地机器人是一种技术较为成熟的智能产品,具有广阔的市场前景。扫地机器人的控制技术是提升其智能化水平、降低生产成本的关键,具有重要的研究意义。本文首先介绍了扫地机器人的研究背景,国内外的研究现状和意义,再介绍了扫地机器人控制系统的结构组成,设计了以STM32F103ZET6为主控芯片,外接红外传感器、超声波传感器、MPU6050陀螺仪等器件的主控板。为器件编写软件驱动程序,编程实现PID控制、PWM控制和路径规划算法。传感器不断获取周围环境信息,路径规划算法根据不同的环境控制扫地机器人的运动路线,PID实时输出控制量控制电机的运动,确保扫地机器人运行稳定。最后制作了扫地机器人样机和对PID参数进行整定,通过实验验证了本扫地机器人控制系统设计的合理性。

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摘要

ABSTRACT

第1章 绪论

1.1 课题研究背景和意义

1.2 国内外研究现状及发展趋势

1.2.1 国外的研究现状及发展趋势

1.2.2 国内研究现状及发展趋势

1.3 本文的主要研究内容

1.4 本章小结

第2章 硬件电路设计

2.1 硬件系统总体框架

2.2 电机

2.3 电机驱动

2.4 编码器

2.5 控制核心

2.6 红外线传感器

2.7 超声波传感器

2.8 MPU6050

2.9 ATK-ESP8266WIFI模块

2.10 程序下载电路模块

2.11 电源管理模块

2.12 本章小结

第3章 软件设计

3.1 软件系统框架

3.2 传感器数据读取

3.2.1 MPU6050数据读取

3.2.2 超声波传感器数据读取

3.2.3 编码器数据读取

3.3 电机控制

3.3.1 PID控制

3.3.2 PWM输出

3.4 数据发送

3.4.1 子模式选择

3.4.2 AT指令

3.4.3 WIFI模块系统参数设置

3.5 延时函数实现

3.6 路径规划

3.6.1 弓字型行走

3.6.2 覆盖算法A

3.6.3 覆盖算法B

3.6.4 结束算法

3.7 本章小结

第4章 实验与调试

4.1 PID参数调试

4.1.1 PID参数的作用

4.1.2 PID参数调试步骤

4.2 巡航算法实验

4.3 算法A的测试

4.4 算法B的测试

4.5 综合测试

4.6 本章小结

第5章 总结与展望

5.1 全文总结

5.2 研究展望

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果

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