基于ARM太阳能割草机器人控制系统的研究

【摘要】： 本文以太阳能割草机器人为研究对象,以经济实用为研究目标,主要研究了太阳能割草机器人的定位行走、能量管理、基于ARM的控制硬件构成和软件设计以及嵌入式数据库系统构建等关键技术。 全区域覆盖路径规划一直是智能割草机研究的一个难点,本课题从相对定位入手,提出了一种以基站为参考原点建立全局坐标的方法,其为路径规划提供了准确的定位,消除了在路径规划过程中误差的积累。根据太阳能电池板及蓄电池混合供能的特点设计了能量的人工智能决策系统—Agent反应型决策系统,为能量的供应提供了优化的决策算法。控制系统是体现太阳能割草机器人智能化水平的关键部分,根据应用要求,结合结构简单实用的理念,设计了太阳能割草机器人基于ARM中心控制模块、电机控制模块、传感器系统以及定位系统模块的硬件部分。在硬件设计的基础上设计了操作系统以及嵌入式数据库系统,并给出了每个模块具体的算法。 本文主要研究的太阳能割草机器人控制系统,提供了一套低成本、切实可行的设计方案,具有一定的理论意义和实用价值。 【关键词】：太阳能割草机器人 嵌入式数据库 能量管理系统 定位系统 基于ARM的软硬件设计
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TP242
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-5
• 目录5-8
• 1 绪论8-14
• 1.1 课题背景及研究现状8-10
• 1.1.1 自动割草机器人国内外的现状8-9
• 1.1.2 太阳能割草机器人的研究现状9-10
• 1.2 太阳能割草机器人所用技术10-13
• 1.2.1 太阳能的光伏发电技术10-11
• 1.2.2 太阳能割草机器人的避障、定位导航技术11
• 1.2.3 机器人的信息融合技术11-12
• 1.2.4 割草机器人控制器的应用12
• 1.2.5 电子边界的获取技术12-13
• 1.3 本论文所做的工作13-14
• 2 太阳能割草机器人总体方案的设计14-20
• 2.1 太阳能割草机器人设计要求14
• 2.2 太阳能割草机器人本体结构的设计14-17
• 2.2.1 太阳能割草机器人关键部件的选择15-16
• 2.2.2 太阳能割草机部件分布16-17
• 2.3 传感器的选择17-18
• 2.4 系统控制体系结构的设计18-19
• 2.5 控制系统的中的数据管理19
• 2.6 本章小结19-20
• 3 太阳能割草机器人定位行走规划20-25
• 3.1 行走坐标的建立20-21
• 3.2 方位角的计算21-22
• 3.3 割草机遇到障碍物后行走的探究22-24
• 3.4 本章小结24-25
• 4 太阳能割草机器人能量管理25-32
• 4.1 Agent决策系统25-27
• 4.1.1 Agent的简单介绍25-26
• 4.1.2 Agent反应型结构26-27
• 4.2 基于Agent能量管理系统27-28
• 4.3 太阳能的最大能量跟踪的设计28-29
• 4.4 能量管理系统电路的设计29-31
• 4.5 本章小结31-32
• 5 太阳能割草机器人控制系统的硬件构成32-60
• 5.1 太阳能割草机的主控制器的介绍32-34
• 5.2 CPU核心电路的设计34-40
• 5.2.1 SDRAM电路设计34-35
• 5.2.2 FLASH的电路设计35-36
• 5.2.3 LCD电路的设计36
• 5.2.4 串行口设计与USB口设计36-37
• 5.2.5 电源、晶振和复位电路设计37-39
• 5.2.6 JTAG调试接口的设计39-40
• 5.3 电机控制电路的设计40-48
• 5.3.1 无刷直流电机的工作原理40-42
• 5.3.2 基于粒子群优化算法的直流电机的模糊控制方法42-44
• 5.3.3 电机驱动电路设计44-45
• 5.3.4 电机控制电路的设计45-48
• 5.4 传感器的系统模块设计48-54
• 5.4.1 CMPS03电子罗盘的应用48-50
• 5.4.2 超声波避障模块的设计50-54
• 5.5 太阳能割草机器人的定位系统电路54-59
• 5.5.1 基站电路的设计54-55
• 5.5.2 接收电路的设计55-59
• 5.6 本章小结59-60
• 6 太阳能割草机器人的软件设计60-73
• 6.1 嵌入式的操作系统60-61
• 6.1.1 Linux简介60
• 6.1.2 嵌入式操作系统Linux的开发模式60-61
• 6.1.3 Linux内核的移植61
• 6.2 嵌入式数据库的应用61-66
• 6.2.1 嵌入式系统SQLite简介62-63
• 6.2.2 嵌入式数据库操作系统的体系结构63-66
• 6.3 关键部分编程的实现66-72
• 6.3.1 主程序的设计66-67
• 6.3.2 超声波避障程序的设计67-69
• 6.3.3 定位模块的算法设计69-70
• 6.3.4 电机部分的软件设计70-72
• 6.4 本章小结72-73
• 7 总结及展望73-75
• 7.1 总结73
• 7.2 展望73-75
• 致谢75-76
• 参考文献76-79

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