基于多傳感器的環(huán)境污染檢測機(jī)器人控制研究.pdf

1、在發(fā)生環(huán)境污染或化學(xué)物質(zhì)泄露事故時，經(jīng)常遇到情況不明、高度危險(xiǎn)、人員無法接近且使用通常手段無法實(shí)施檢測的區(qū)域。此時，迫切需要能代替人進(jìn)入事故現(xiàn)場的環(huán)境污染檢測機(jī)器人，采用搭載了環(huán)境檢測儀器的環(huán)境污染檢測機(jī)器人，可以方便安全地進(jìn)入污染現(xiàn)場，取回樣本，為事故處理提供依據(jù)。本文結(jié)合教育部重大創(chuàng)新培育基金項(xiàng)目，重點(diǎn)研究了環(huán)境污染檢測機(jī)器人的總體結(jié)構(gòu)、傳感系統(tǒng)、車載機(jī)械手系統(tǒng)以及圖像處理技術(shù)在移動機(jī)器人上的應(yīng)用。 本文分析了環(huán)境污染檢測機(jī)

2、器人的功能需求并討論了機(jī)器人車體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，設(shè)計(jì)了一種分層式、模塊化、網(wǎng)絡(luò)化、局部智能等特點(diǎn)的電子系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)，根據(jù)實(shí)際需要選擇了用于定位導(dǎo)航、運(yùn)動控制的傳感器并詳細(xì)分析和討論了機(jī)器人的傳感系統(tǒng)，提出了一種分布式智能超聲測距系統(tǒng)并給出了軟硬件設(shè)計(jì)方法。此分布式智能超聲測距系統(tǒng)的每個智能測距模塊都可以單獨(dú)使用，各個智能測距模塊并行工作，不僅可以提高效率，而且單個模塊故障時也不會影響其他模塊。 由于環(huán)境檢測機(jī)器人上的電子設(shè)備要執(zhí)

3、行的任務(wù)很多，提高微處理器的利用效率及程序的執(zhí)行效率非常關(guān)鍵，最為有效的手段就是在微處理器上運(yùn)行一種實(shí)時性高的嵌入式操作系統(tǒng)。本文詳細(xì)討論了嵌入式實(shí)時操作系統(tǒng)μCOS-II在C8051F020上的移植方法，并開發(fā)了一套基于μCOS-II的串行通信接口驅(qū)動程序，大大提高了程序的效率，保證了程序的實(shí)時性和穩(wěn)定性。 機(jī)械手是環(huán)境污染檢測機(jī)器人非常重要的組成部分，它直接關(guān)系到機(jī)器人在事故現(xiàn)場的工作效率。本文分軟件和硬件兩部分詳細(xì)介紹了環(huán)

4、境污染檢測機(jī)器人的車載機(jī)械手系統(tǒng)。設(shè)計(jì)了一種高效可靠的電機(jī)驅(qū)動器，驅(qū)動電機(jī)的H橋電路的功率元件并沒有選用互補(bǔ)的P溝道和N溝道MOSFET，而是全部采用N溝道的功率MOSFET，這樣可以大大減小電機(jī)驅(qū)動器的散熱量，提高驅(qū)動器的穩(wěn)定性和適應(yīng)能力。 計(jì)算機(jī)視覺是目前的研究熱點(diǎn)，視覺導(dǎo)航也是機(jī)器人的一個非常重要的發(fā)展方向。本文對計(jì)算機(jī)視覺在移動機(jī)器人上的應(yīng)用做了一些基礎(chǔ)性的探索和研究。介紹了目前應(yīng)用非常廣泛的計(jì)算機(jī)視覺類庫OpenCV，