麦克拉姆轮小车底盘控制程序设计开题报告

全文总字数：4557字

1. 研究目的与意义（文献综述）

1.1项目目的及意义

在工业生产以及日常生活中早已出现轮式机器人的身影，轮式机器人可以不用人类控制，就可以完成一些人类无法完成的动作和任务，目前已在军事、航空、工业自动化等领域中得到了大力的推广^[1]，麦克纳姆轮小车就是轮式机器人的一种。普通的差速驱动两轮机器人，成本较低，运动原理较为简单，只能实现前进后退和左右转弯的运动，在一些地形较为复杂的地面上，它的运动会受到极大的限制^[2]。而麦克纳姆轮轮式机器人，不仅可以前进后退左右移动，还可以在任一斜方向平移及原地旋转，相对于差速两轮机器人更灵活，运动方式更多样，更加适应复杂环境^[3]。但是麦克纳姆轮小车也有研究的难点，其运动原理较为复杂，往任一方向移动时，四个轮子的运动方向（顺时针或逆时针转）及速度是不同的。因此，要想让小车做不同方向的运动，如何确定车轮的运动方向及速度就成了一大问题。本次项目将通过对麦克纳姆小车的运动模型进行逆分析，解算其底盘运动控制方程，得出使小车获得相应运动方式的运动控制算法^[4]，使小车可以稳定运行。

本次毕业设计旨在通过stm32编程^[5]，利用麦克纳姆轮的运动学原理^[6][7]，pwm波，编码器，pid控制算法^[8][9][10]和移动机器人控制理论^[11]等知识，开发出一个小车底盘控制程序，利用ps2手柄来控制带有麦克纳姆轮的小车运动^[12]。在本次项目的开发中需要综合运用到c ，嵌入式系统，机器人移动等方面的知识，通过这次项目的开发可以加深对学业相关知识的整合与理解，是对大学四年所学知识的积累与应用，为以后的工作打下基础，锻炼自己的动手能力。同时麦克纳姆轮也是移动机器人研究的一个热点，通过本次项目开发加深对麦克纳姆轮原理的认识，对移动机器人行业未来的发展趋势进行探索与实践。

2. 研究的基本内容与方案

2.1研究内容

2.1.1系统架构

本项目研究开发基于stm32编程^[的麦克拉姆轮小车底盘控制程序。通过通过麦克纳姆轮运动逆分解把不同运动状态下的车辆速度转化为电机转速；通过pwm模块控制直流电机转速；通过编码器模块计算电机转速；通过pid控制算法使电机按照设定好的转速工作。通过ps2手柄来控制小车的运动。

3. 研究计划与安排

1.2020/1/13—2020/2/28：确定选题，查阅文献，外文翻译和撰写开题报告；

2.2020/3/1—2020/4/30：系统架构、程序设计与开发、系统测试与完善；

2.12020/03/01-2020/03/07：准备好项目所用材料，正确接好底盘引脚线路，确保无误，把所需软件下载好并配置好，以备后面所需；

4. 参考文献（12篇以上）

[2]郑仁辉. 麦克纳姆轮全向机器人移动平台的设计[d].

[3]刘慧英, 范宝山. 基于stm32的多步进电机控制系统研究[j]. 测控技术, 2010, 29(6):54-57.

[4]赵冬斌, 易建强, 邓旭玥. 全方位移动机器人结构和运动分析[j]. 机器人, 2003, 25(5):394-398.