移動機(jī)器人激光跟蹤定位技術(shù)研究.pdf

1、移動機(jī)器人作為高度智能化設(shè)備，廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)，準(zhǔn)確快速的定位是實(shí)現(xiàn)移動機(jī)器人按規(guī)劃路徑，完成智能任務(wù)的關(guān)鍵。激光跟蹤定位技術(shù)具有精度高、速度快的特點(diǎn)，通過獲得球坐標(biāo)系中機(jī)器人位置與原點(diǎn)的直線距離以及與兩個坐標(biāo)軸的偏角，可確定機(jī)器人的三維空間位置。本文基于球坐標(biāo)系下定位原理，設(shè)計了移動機(jī)器人激光跟蹤定位方案，實(shí)現(xiàn)了構(gòu)成系統(tǒng)的激光位置信號處理和跟蹤定位系統(tǒng)這兩個主要部分的功能，論文的主要內(nèi)容如下：
　　首先，概括了國內(nèi)外激光跟蹤定

2、位技術(shù)在移動機(jī)器人定位方面的應(yīng)用情況。根據(jù)機(jī)器人空間工作環(huán)境中的定位要求，設(shè)計了激光跟蹤定位系統(tǒng)，激光測距儀獲取所需距離值并通過激光位置信號確定跟蹤定位電機(jī)轉(zhuǎn)角作為所需的兩個角度值。
　　第二，對激光位置信號處理方法進(jìn)行研究，選用PSD(位置敏感器件)作為光電信號傳感器，分析了影響PSD性能的主要因素，推導(dǎo)了背景光引起的誤差公式，通過加設(shè)濾光片和軟件計算的方法減少背景光影響。完成了電流/電壓轉(zhuǎn)換、信號放大電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、微控

3、制器外圍電路設(shè)計，對PSD輸出的微弱電流信號進(jìn)行處理。
　　第三，為實(shí)現(xiàn)激光發(fā)射器兩個方向的轉(zhuǎn)動，設(shè)計了跟蹤定位系統(tǒng)，選用步進(jìn)電機(jī)作為轉(zhuǎn)向電機(jī)，采用細(xì)分驅(qū)動方式避免步距角的限制。完成了跟蹤定位系統(tǒng)控制電路的設(shè)計，主要包括D/A轉(zhuǎn)換電路、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動模塊、微控制器接口電路。
　　第四，開發(fā)了系統(tǒng)各部分的軟件，編程實(shí)現(xiàn)了A/D轉(zhuǎn)換的數(shù)字濾波、計算光斑重心位置、狀態(tài)機(jī)編程法實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)細(xì)分驅(qū)動控制和串口通信，詳細(xì)介紹了各軟件模塊功