護(hù)士助手機(jī)器人驅(qū)動(dòng)及超聲測(cè)距技術(shù)研究.pdf

1、護(hù)士助手機(jī)器人是一種在醫(yī)院環(huán)境中工作、自主導(dǎo)航的室內(nèi)移動(dòng)機(jī)器人?？梢栽诟綦x病區(qū)自主執(zhí)行作業(yè)，在提高病房的自動(dòng)化水平，保護(hù)醫(yī)護(hù)人員，避免交叉感染等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。本課題結(jié)合黑龍江省自然科學(xué)基金項(xiàng)目“護(hù)士助手機(jī)器人基礎(chǔ)技術(shù)研究”，對(duì)涉及的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究。 論文首先介紹了護(hù)士助手機(jī)器人和室內(nèi)自主移動(dòng)機(jī)器人的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀和應(yīng)用情況，分析了幾種常見的機(jī)器人控制體系結(jié)構(gòu)，總結(jié)了一種混合式控制體系結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，并詳細(xì)地闡述了混合式控

2、制體系結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)模型。 針對(duì)采用的三輪結(jié)構(gòu)機(jī)械本體，建立了機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)模型和動(dòng)力學(xué)模型，論述了結(jié)構(gòu)化環(huán)境中基于RFID路標(biāo)的拓?fù)涞貓D定位導(dǎo)航技術(shù)，對(duì)航位推算法原理進(jìn)行了理論推導(dǎo)。 基于RS-485總線網(wǎng)絡(luò)，自行模塊化設(shè)計(jì)了護(hù)士助手機(jī)器人控制系統(tǒng)。把實(shí)時(shí)嵌入式操作系統(tǒng)μC/OS-Ⅱ成功移植到ARM7TDMI內(nèi)核的LPC2106，并在μC/OS-Ⅱ環(huán)境下編制了底層通信驅(qū)動(dòng)軟件。 設(shè)計(jì)開發(fā)了基于AVR微控制器(Atme

3、ga16)的行走電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其中主要包括直流電機(jī)PWM功率驅(qū)動(dòng)、碼盤測(cè)速單元和步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)等；對(duì)機(jī)器人速度采用積分分離PID算法。控制軟件使用WINAVR編寫，并最終實(shí)現(xiàn)。機(jī)器人實(shí)際運(yùn)行驗(yàn)證了設(shè)計(jì)效果良好。 介紹了機(jī)器人傳感器技術(shù)，比較分析了幾種傳感器的特性和優(yōu)缺點(diǎn)，在深入分析超聲測(cè)距工作機(jī)理和工作特性的基礎(chǔ)上，自行設(shè)計(jì)超聲波傳感器模塊，并基于I2C總線構(gòu)建了16個(gè)超聲波傳感器模塊的網(wǎng)絡(luò)。最后設(shè)計(jì)了電源欠壓監(jiān)測(cè)模塊。