移动机器人用电机控制系统的设计开题报告

全文总字数：6128字

1. 研究目的与意义（文献综述）

设计的目的：

近年来，随着人们生活水平的提高与人工智能的快速发展，人类对于移动机器人的研究进入一个全新的历史阶段，机器人在我们的生活中扮演着越来越重要的角色。由于计算机、人工智能、新材料、微电子和光电等技术日臻成熟，使过去庞大的控制系统和机械装置变得小巧、灵活。这些都为轮式机器人的发展提供了可靠的保证。未来战场上,作战系统的无人化代表了世界军事装备的发展方向, 要使无人作战系统具有实战价值就必须小型化，美军所使用的轮式机器人都为小型军用机器人,其主要原因是小型军用机器人重量轻,机动灵活,结构简单,可维护性好。

国外研究者对轮式移动机器人进行了大量的理论研究，并在实际应用中得到广泛应用。美国斯坦福研究院（sri）的 nils nilssen和 charles rosen等学者，成功研发了首台采用人工智能学理论设计的自主移动机器人shakey，它可以在复杂多变的环境中，自主完成推理计算、路径规划以及运动控制。美国航空航天局研制出了一款命名为 nomad 的移动机器人，它为勘探陨石于2000年投入到南极附近进行勘测；在火星探索方面，美国于 2003 年连续发射了“勇气”号和“机遇”号两个火星地表漫游移动机器人，对火星地表进行勘探作业。同时在美国军事领域中也成功应用了多种移动机器人，自2007年来美国军方的初步统计，目前已有超过10种不同功能型号的约5000个移动机器人在使用中。欧洲各国启动了多项机器人技术研发计划，成功完成了多种机器人的研制并应用在实际领域中，如：实时监测反馈现场情况的旅游指导机器人；在危险环境下作业的检测、勘探机器人；对楼宇、古迹地震灾难损害的风险评估机器人等。日本对移动机器人的研究也有着明显的优势，且日本政府对机器人的研究发展也非常支持，全面启动了“21 世纪机器人挑战”的国家级研发项目。日本对机器人技术的研发突出模块化集成，通过设计标准化的机器人组成模块再进行系统集成；同时日本计划实现机器人的产业化与商品化，将机器人应用到各种服务行业中。自日本科技部正式启动“21世纪机器人挑战”项目的第一个5年期限以来，已经成功研发出多种机器人并在实际领域得以应用，其中最为典型的是实地排雷检测机器人，目前该机器人已经可以在实地中进行正常作业了。韩国作为一个电子强国也不甘落后，在21世纪战略计划制定的9个优先发展方向中，将人工智能型服务性机器人排名为第一，突出研发智能机器人的核心地位。并将危险环境下工作的排雷检测机器人、具有特殊功能要求的微型机器人与时代潮流所需的服务性机器人列入到本国国防科技部启动的“21 世纪尖端研究发展计划”项目中。

2. 研究的基本内容与方案

基本内容与目标：

本课题研究的主要内容是掌握移动机器人用电机控制原理与基本研究方法，在研究移动机器人相关技术的基础上，确定机器人用电机控制整体方案，完成机器人用仿真软件matlab的预测与模拟，了解局限性，根据技术方案搭建主电路模块，控制电路模块、控制策略模块等，能够得到正确仿真曲线，并能用理论进行分析。按照要求设计出规范的硬件电路图，绘制系统控制电路图,将仿真结果与试验结果进行比较分析。

3. 研究计划与安排

第 1 周：查阅资料，研究课题背景；

第 2 周：研究移动机器人国内外的发展现状；

第 3 周：翻译外文文献；

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 朱俊杰，刘浩然，等．无刷直流电机改进型sepic电路研究[j]．仪器仪表学报，2017，38（11）：2866-2873．

[2] 林黄达，王东，等．环形绕组无刷直流电机负载换向的解析模型[j]．电工技术学报，2017，32（9）：40-47．

[3] 张前，冯明．无刷直流电机理想换相位置的理论及实验研究[j]．仪器仪表学报 ，2018，39（7）：102-111．