自適應管道清潔機器人控制系統(tǒng)研究

【摘要】： 隨著經濟發(fā)展,人們的身心健康越來越受到重視。而污染的中央空調日益成為危及人們身心的禍害根源。因此,中央空調尤其是中央空調管道的檢測與清洗越來越受到社會的重視。中央空調清潔機器人作為中央空調通風管道清潔的主要設備,能夠進入到密閉狹長的空調管道完成清潔任務,具有很高的實用價值與商業(yè)價值。 本文首先介紹了中央空調管道清掃的重要性,并對目前國內外中央空調管道清掃機器人的發(fā)展現狀和應用狀況進行了全面和詳實的論述,從而尋求出該課題的研究方向；同時介紹了本課題的可行性、創(chuàng)新之處和研究的主要內容。 該管道清潔機器人從結構上可分為機械系統(tǒng)和控制系統(tǒng)兩大部分,機械系統(tǒng)包括移動載體,清掃作業(yè)裝置和定位導向裝置；控制系統(tǒng)主要包括車載控制系統(tǒng)和控制箱兩部分。機器人的主體結構采用模塊化設計,主體尺寸為350mm×260mm×160mm。機器人選用雙履帶式的移動機構。本文確定了履帶輪電機,履帶和主動輪的參數,給出了清掃作業(yè)裝置和定位導向裝置的結構圖及各構件之間的關系,分析了它們的工作原理。 隨后根據控制要求分析了系統(tǒng)的硬件結構,該機器人的控制系統(tǒng)采用了上、下位機的控制方式,選用AVR單片機(ATmega64)為上下位機主控芯片。上位機主控制箱硬件電路設計包括：4×4矩陣鍵盤、搖桿電路和128×64液晶顯示。下位機車載控制系統(tǒng)硬件電路的設計包括：電機驅動模塊、RS485通訊模塊、清洗刷頭信號采集模塊和定位導向裝置硬件設計等。然后概括了硬件電路設計中所必須考慮的抗干擾措施。 之后闡述了控制系統(tǒng)的軟件設計方法。以履帶輪電機控制采用的PID算法為重點,介紹了軟件控制的總體策略與控制結構；然后介紹各個模塊程序包括PWM產生程序、串口通訊程序、A／D轉換程序等。 最后,本文對主要工作和研究內容進行了總結,并對今后的研究方向做出了展望。 【關鍵詞】：中央空調管道清潔機器人 控制系統(tǒng) ATmega64 PID算法
【學位授予單位】：武漢理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2010
【分類號】：TP242
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-15
• 1.1 課題來源及其研究的目的、意義9-10
• 1.1.1 所選課題的題目9
• 1.1.2 課題研究的目的、意義9-10
• 1.2 和本課題有關的國內外研究現狀分析10-12
• 1.3 研究目標、研究內容和擬解決的關鍵問題12-13
• 1.4 擬采取的研究方法、技術路線13
• 1.5 預期的研究成果和創(chuàng)新點13-14
• 1.6 本章小結14-15
• 第2章 自適應管道清潔機器人的主體機構設計15-26
• 2.1 管道清潔機器人的主體設計方案15
• 2.2 管道清潔機器人的主體性能指標15-16
• 2.3 管道清潔機器人的系統(tǒng)組成16
• 2.4 管道清潔機器人主體機構設計16-25
• 2.4.1 管道清潔機器人主體尺寸大小的確定17-18
• 2.4.2 管道清潔機器人移動載體設計18-20
• 2.4.3 移動載體驅動方式的設計20-23
• 2.4.4 清掃作業(yè)裝置的設計23-24
• 2.4.5 定位導向裝置的設計24-25
• 2.5 本章小結25-26
• 第3章 管道清潔機器人控制系統(tǒng)硬件設計26-42
• 3.1 控制系統(tǒng)總體結構設計26-27
• 3.2 ATmega64主控芯片介紹27-28
• 3.3 車載控制系統(tǒng)硬件設計28-36
• 3.3.1 履帶輪電機驅動模塊的設計29-33
• 3.3.2 通信模塊的設計33-34
• 3.3.3 清洗刷頭信號采集模塊設計34
• 3.3.4 定位導向裝置硬件設計34-36
• 3.4 主控制箱硬件設計36-40
• 3.4.1 4×4矩陣鍵盤設計37-38
• 3.4.2 搖桿電路設計38
• 3.4.3 128×64液晶顯示電路設計38-40
• 3.5 硬件抗干擾設計40-41
• 3.6 本章小結41-42
• 第4章 管道清潔機器人控制系統(tǒng)軟件設計42-56
• 4.1 軟件總體設計方案42-43
• 4.2 ICCAVR簡介43-44
• 4.3 車載控制系統(tǒng)軟件設計44-50
• 4.3.1 履帶輪電機驅動模塊軟件設計44-49
• 4.3.2 刷頭信號采集模塊程序設計49-50
• 4.4 RS485通信模塊程序設計50-52
• 4.5 主控制箱程序設計52-54
• 4.5.1 4×4矩陣鍵盤程序設計52-53
• 4.5.2 128 ×64液晶顯示程序設計53-54
• 4.6 軟件抗干擾設計54-55
• 4.7 本章小結55-56
• 第5章 總結與展望56-57
• 參考文獻57-59
• 致謝59-60
• 作者在攻讀學位期間發(fā)表的論文60

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