基于Robomasters的坦克嵌入式控制系统设计(2)

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4.1. 发射机构原理概述 42

4.2. 硬件资源简介 42

4.3. 拨弹电机的PID算法 43

4.4. 小结 48

5. 云台随动系统控制算法的实现 49

5.1. 云台随动系统的简介 49

5.2. 云台的随动系统的控制算法 50

5.3. 随动系统的代码实现 50

5.4. 随动系统的实验验证 51

6. 机器人控制系统的联调试验 52

6.1. MDK开发环境 52

6.2. 程序下载与仿真 53

6.3. 串口调试 53

结论 58

致谢 60

参考文献61

附录 64

1. 绪论

1.1. 引言

机器人集中了机械设计与制造、电子信息工程、人工智能、自动化科学、控制技术、仿生学等多种学科的前沿成果于一体，集环境监测、行为控制、动态规划、系统工程等多个学科与一体，体现了机电一体化的最高水平[1]。是目前科学技术发展最活跃的领域之一。机器人的出现，极大的方便甚至重塑了人们的生产和生活。移动机器人就是机器人领域中的重要分支。移动机器人可以适用于工业生产、仓储物流、军事探测等各种领域，而且移动机器人也在不断地渗透到生活的各个领域，以iRobot、科沃斯等为代表的扫地机器人、擦地机器人已经发展比较成熟，各种轮椅机器人、导游机器人等也应用非常广泛。

机器人领域迅速发展，社会、企业等也举办了各种各样的机器人比赛来推动学生等积极参与机器人领域，国外有Robocon（亚广联亚太地区机器人大赛）、DRC（美国国防部）、FIRA等，国内有Robomasters、Robotac、Robocup等比赛，本文即以国内著名的Robomasters比赛为背景，介绍了比赛中坦克机器人的嵌入式控制系统的设计。

1.2. 移动机器人研究现状

移动机器人的研发最早始于上个世纪六十年代的自主移动机器人Shakey（图1.1），当时它已经具备了自主推理、路径规划等各种功能。尽管一开始对机器人的期望过高，机器人未能达到期望的智能效果，随着六、七十年代末计算机技术、传感器技术等的飞速发展，机器人的研究也随之取得了巨大的进步。尤其是到了八十年代以后，各个发达国家的政府部门以及工业托拉斯等纷纷投入巨大的人力、物力展开机器人的研究，著名的如美国国防部支持的ALV研究，日本通常是的人形机器人计划，欧洲尤里卡中心的机器人计划等。尽管由于当时计划太过理想，机器人功能远不能达到预期，但是相关的技术得到了长足发展，并且吸引了社会的广泛关注，随着二十世纪末期技术的进步,移动机器人迅速从实验室应用到生产生活。

我国移动机器人的研究虽然较一些工业强国起步略晚，但是发展也极为迅速。尤其是领域内一些核心技术的研究，已经达到甚至超过国外水平。代表性的成果有：清华大学何克忠教授的智能移动机器人THMR系列团队，已经从THMR-I发展到了THMR-V；中科院沈阳自动化所的AGV自主车和防爆机器人，以及其全方位移动式机器人视觉导航系统，目前已经成为商品级的应用；此外，由南京理工大学、北京理工大学等多所院校联合研究的室外军用移动机器人也在取得了长足的成就。