本论文的目的是发展自走车系统之马达驱动控制和避障规划。马达的驱动控制是以微处理器(89C52)为核心，透过PWM信号来控制以功率晶体管所构成之H电桥，来达到控制马达之目的。在感测器方面，前轮使用电位计来控制转弯角度；后轮使用编码器来控制自走车的前进与后退之距离，并配合16 位的计数器(8254)来测量马达的转速。人机控制接口是以Borland C++ Builder 6.0 为基础，并配合RS-232 之串行传输来传送控制指令和接收从自走车或超音波传感器所回传的资料。在避障规划方面，利用装置在自走车上的超音波传感器来侦测出自走车与障碍物的距离，让自走车能行走在未知的环境中，以达成避障的目的。 目录 中文摘要........................................................................i Abstract........................................................................ii 志谢.............................................................................. iii 目录...............................................................................iv 图目录.............................................................................viii 表目录............................................................................ xii 第一章 绪论......................................................................1 1.1 前言...........................................................................1 1.2 路径规划与导航问题......................................................2 1.3 文献回顾....................................................................3 1.4 研究目的....................................................................3 1.5 论文架构....................................................................4 第二章 自走车系统架构.......................................................5 2.1 自走车系统简介............................................................5 2.2 自走车硬件架构............................................................7 2.2.1 自走车车体结构.........................................................7 2.2.2 自走车微处理器系统...................................................8 2.2.3 自走车电力系统.........................................................8 2.3 自走车软件系统............................................................9 2.4 自走车系统发展概况......................................................9 第三章 直流马达之驱动控制................................................. 11 3.1 直流马达之驱动方法...................................................... 11 3.2 马达转向控制................................................................12 3.2.1 自走车前后轮马达之控制流程.........................................13 第四章 传感器系统...............................................................15 4.1 电位计.........................................................................15 4.1.1 电位计组装方式..........................................................16 4.1.2 电位计参考电压..........................................................17 4.1.3 讯号放大电路..............................................................18 4.1.4 ADC 电路..................................................................20 4.1.5 前轮定位.....................................................................23 4.2 编码器..........................................................................24 4.2.1 自走车位置控制..........................................................25 4.2.2 自走车速度控制..........................................................26 4.3 超音波传感器...............................................................31 4.3.1 超音波传感器之硬件设计.............................................32 4.3.2 超音波测距...............................................................37 第五章 通讯方式与控制接口设计...........................................39 5.1 串行传输....................................................................39 5.2 数据传输格式之定义.....................................................41 5.3 人机控制接口设计.......................................................42 第六章 自走车之避障规划..................................................49 6.1 自走车运动方程式.......................................................49 6.2 沿墙避障...................................................................52 6.3 模拟结果...................................................................53 第七章 实验结果..............................................................57 7.1 前轮转向实验.............................................................57 7.2 后轮行走实验.............................................................59 7.3 障碍物辨识................................................................60 7.4 实际地图行走实验.......................................................63 7.4.1 实际地图之路径规划实验...........................................63 7.4.2 实际地图之避障实验.................................................66 7.4.3 误差分析................................................................69 第八章 结论与未来发展......................................................71 8.1 结论..........................................................................71 8.2 未来发展....................................................................72
参考文献..........................................................................73 附录 一 自走车微处理器I/O 配置表......................................A 附录 二 指令标识符元........................................................B 附录 三 自走车电路图........................................................C 附录 四 超音波电路图........................................................D |
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