基于嵌入式Linux變電站巡檢機(jī)器人控制系統(tǒng)的研究與應(yīng)用.pdf

1、變電站巡檢機(jī)器人是國家863計(jì)劃項(xiàng)目，該巡檢機(jī)器人是集多傳感器融合技術(shù)、電磁兼容技術(shù)、導(dǎo)航及行為規(guī)劃技術(shù)、機(jī)器人視覺、語音技術(shù)、海量、穩(wěn)定的無線傳輸技術(shù)于一體的復(fù)雜系統(tǒng)。經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)行證明該機(jī)器人能代替(或部分代替)值班人員進(jìn)行變電設(shè)備的巡檢，及時(shí)發(fā)現(xiàn)運(yùn)行設(shè)備的異常、缺陷和故障，以便即時(shí)處理，保障系統(tǒng)運(yùn)行的安全可靠，同時(shí)巡檢機(jī)器人具有保安和報(bào)警等功能。 機(jī)器人智能化的實(shí)現(xiàn)，是對(duì)機(jī)器人控制算法的一種體現(xiàn)。而實(shí)現(xiàn)復(fù)雜、智能化控制算法

2、的關(guān)鍵是有一套運(yùn)行平臺(tái)。本文研究了嵌入式系統(tǒng)在機(jī)器人中應(yīng)用的必要性，對(duì)機(jī)器人構(gòu)建嵌入式開發(fā)平臺(tái)，從而有助于軟硬件的獨(dú)立開發(fā)，并實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制算法。 本課題主要研究和實(shí)現(xiàn)了基于嵌入式Linux操作系統(tǒng)的變電站巡檢機(jī)器人控制系統(tǒng)。首先介紹了系統(tǒng)采用的PC104硬件開發(fā)平臺(tái)，然后介紹了嵌入式Linux作為系統(tǒng)軟件開發(fā)平臺(tái)的優(yōu)點(diǎn)，由于Linux本身所具有的開放性、穩(wěn)定性、高效性和強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能并且是公開源碼的自由軟件，采用運(yùn)行Linux

3、操作系統(tǒng)的工業(yè)控制個(gè)人計(jì)算機(jī)作為機(jī)器人控制器開發(fā)平臺(tái)是目前工業(yè)機(jī)器人技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的方向和趨勢(shì)。該方案對(duì)于降低系統(tǒng)開發(fā)生產(chǎn)成本、提高產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力均有重要意義。然后詳細(xì)介紹了嵌入式Linux操作系統(tǒng)在PC104平臺(tái)上的移植過程，以及控制系統(tǒng)的主要功能模塊的實(shí)現(xiàn)，主要包括：運(yùn)動(dòng)控制模塊、傳感器數(shù)據(jù)采集模塊和通信控制模塊。最后詳細(xì)介紹了Linux設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)的相關(guān)知識(shí)和運(yùn)動(dòng)控制模塊中所使用的PMAC運(yùn)動(dòng)控制卡的Linux驅(qū)動(dòng)程序?qū)崿F(xiàn)，通過該

4、驅(qū)動(dòng)程序，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)移動(dòng)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制，從而完成變電站設(shè)備巡檢的要求。 本課題研究的主要內(nèi)容包括： (1)研究機(jī)器人系統(tǒng)的內(nèi)部體系結(jié)構(gòu)，了解原基于WinCE的下位機(jī)控制系統(tǒng)各個(gè)模塊和了解各個(gè)模塊之間數(shù)據(jù)的通訊方式。將開發(fā)的視覺導(dǎo)航模塊融入到整個(gè)系統(tǒng)之中。 (2)研究嵌入式系統(tǒng)和嵌入式Linux操作系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)，根據(jù)系統(tǒng)需求裁減Linux操作系統(tǒng)，將裁減后的系統(tǒng)移植到PC104開發(fā)板的DOC上，然后搭建宿主機(jī)—

5、開發(fā)板的程序開發(fā)環(huán)境。 (3)研究超聲傳感器測(cè)距的原理和回波干擾的原理，對(duì)機(jī)器人本體上的超聲傳感器進(jìn)行合理的布局，編寫超聲傳感器測(cè)距和數(shù)據(jù)采集模塊，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的準(zhǔn)確停障和導(dǎo)航定位。 (4)研究Linux操作系統(tǒng)內(nèi)核的各種機(jī)制，以及Linux操作系統(tǒng)下設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的編寫流程，熟悉PMAC運(yùn)動(dòng)控制卡的硬件原理，編寫了該運(yùn)動(dòng)控制卡在Linux下的基于輪詢的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序和基于Qt/Embedded的操作PMAC運(yùn)動(dòng)控制卡的圖形界