手持式機(jī)器人控制器的關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、反恐防暴機(jī)器人是針對國內(nèi)外日益嚴(yán)重的安全形勢而能進(jìn)行特種作業(yè)的機(jī)器人；可完成對復(fù)雜現(xiàn)場的偵察和探測，并進(jìn)行簡單的作業(yè)。國內(nèi)著名的反恐防暴機(jī)器人——“靈蜥”，是由我國獨立自主研發(fā)的具有復(fù)合式移動機(jī)構(gòu)的地面移動機(jī)器人，具有極強(qiáng)的地面適應(yīng)能力、多種探測和作業(yè)能力，在類似新疆“7.5”事件、西藏“3.14事件”發(fā)揮過重要作用，獲得了公安武警部門的一致好評。
　　本文的主要應(yīng)用背景是為“靈蜥”型反恐防暴機(jī)器人研制手持式控制器，全文采用嵌入式

2、的設(shè)計思想，研究手持式控制器的整體架構(gòu)，并最終形成樣機(jī)用于實驗。論文的主要工作有：
　　（1）在硬件設(shè)計方面——以體積小、質(zhì)量輕為目標(biāo)，在器件、模塊選擇方面，盡量貼合手持式設(shè)備的應(yīng)用（借鑒類似智能手機(jī)、平板電腦等設(shè)備的器件選擇），具體的實現(xiàn)過程包括系統(tǒng)的電源規(guī)劃、S3C6410的外圍電路、單片機(jī)IO的最小系統(tǒng)、操縱桿的AD采集、實時圖像的編解碼實現(xiàn)、顯示屏的顯示等。
　?。?）在軟件設(shè)計方面——在S3C6410上，引入Win

3、CE6.0實時操作系統(tǒng)，編寫模擬視頻解碼的驅(qū)動，在MFC框架下完成用戶界面，結(jié)合OpenGL ES和S3C6410的2D/3D硬件加速功能，在7寸觸摸顯示屏上完成“靈蜥”機(jī)器人的3維姿態(tài)繪制；在C8051F上，完成控制量的采集（包括開關(guān)量和模擬量）和通信。
　?。?）在控制算法方面——對行走控制和機(jī)械臂姿態(tài)控制進(jìn)行了二次開發(fā)。行走方面，根據(jù)控制手柄的實際物理結(jié)構(gòu)，構(gòu)建控制手柄的數(shù)學(xué)模型，并根據(jù)此模型，得到實際機(jī)器人兩側(cè)電機(jī)的控制值

4、，并根據(jù)實際環(huán)境進(jìn)行算法改進(jìn)，以適應(yīng)實際需要；在手臂姿態(tài)控制方面，通過機(jī)械臂的逆運動學(xué)解算，改變以往的單關(guān)節(jié)分立控制方式，實現(xiàn)了5自由度的關(guān)節(jié)的聯(lián)動控制，提高了機(jī)器人的作業(yè)精度和效率。
　?。?）手持式控制器設(shè)計完成的基礎(chǔ)上，在反恐防暴機(jī)器人—“靈蜥”平臺上進(jìn)行相關(guān)實驗；在行走方面，根據(jù)改進(jìn)算法繪制機(jī)器人的速度控制曲線，機(jī)械臂控制方面，比較單關(guān)節(jié)控制方法和聯(lián)動操作方法下的效率和精度。
　　在完成以上工作之后，對反恐防暴機(jī)器人