液下攪拌機器人定位導航系統(tǒng).pdf

1、隨著傳感器技術(shù)、計算機技術(shù)、信息技術(shù)的發(fā)展，機器人技術(shù)得以迅速發(fā)展。機器人已被應用于各種行業(yè)中，幫助人類完成各種重復、危險，甚至是人類無法完成的工作。本課題組研究的是一種工作在水煤漿下的機器人，可代替大型攪拌機械，自主完成攪拌任務，攪拌達到小型經(jīng)濟化、智能性。 機器人在行走過程中需實時獲取其位置及姿態(tài)信息，實時準確的獲取這些信息是機器人完成攪拌任務的關(guān)鍵。本文論述的就是機器人的定位導航系統(tǒng)。 通過研究現(xiàn)有的定位導航技術(shù)，

2、結(jié)合本機器人工作的環(huán)境特點，選用超聲波測距來實現(xiàn)機器人的定位。本文詳細分析超聲波的特點，并在水煤漿管道中試驗超聲波傳感器的性能，結(jié)果表明超聲波可在水煤漿中穩(wěn)定傳播。超聲波傳感器的選用極其重要，給出選用原則。根據(jù)選用傳感器特點和課題組已有研究成果，設計了在機器人車體上安裝一個或兩個發(fā)射超聲波傳感器，在水煤漿罐壁上安裝三個接收傳感器的傳感器布局方式，實驗驗證布局方案可行。 結(jié)合罐底實際環(huán)境，利用地磁原理，選用電子羅盤HMR3000獲

3、取機器人的姿態(tài)信息，實現(xiàn)機器人智能導航。 分析集中式和分布式數(shù)據(jù)采集的特點，構(gòu)建下位機為單片機、上位機為工控機的分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。由于溫度對測距結(jié)果影響較大，選用DS18820測溫，對超聲波波速進行修正。設計超聲波信號調(diào)理電路，測溫電路、羅盤信息獲取方法。給出求兩圓相交的算法和坐標變換公式，給出三點定位數(shù)學模型和求交點的方法，給出航向推測的數(shù)學模型和修正方法。給出詳細的下位機和上位機的軟件編程思想和流程圖。 實驗驗證定