智能爬壁機器人控制系統(tǒng)研究.pdf

1、隨著工業(yè)自動化技術的發(fā)展，機器人正扮演著越來越重要的角色，特別是在一些復雜工業(yè)環(huán)境（如高壓、高溫、高輻射等）中，進行檢測維護、維修以及物料運輸?shù)裙ぷ?，傳統(tǒng)工業(yè)正面臨著調整升級的壓力，迫切的需要提高機器人工作的自動化程度，來減少特殊工作危險性、提高效率。本文借助船舶清洗爬壁機器人實驗平臺，研究設計了一種基于強化學習算法的智能爬壁機器人控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有開放性、通用性、易操作和自動化程度高的特點,能夠滿足傳統(tǒng)工業(yè)更新升級要求。本論文的主要

2、研究內容包括：
　　一、基于STM32F407微控制器的智能爬壁機器人控制系統(tǒng)硬件設計
　　本文根據(jù)爬壁機器人控制系統(tǒng)設計要求，確定了智能爬壁機器人控制系統(tǒng)上-下位機二級分布式的控制方案，通過對比分析，搭建了基于STM32F407微處理器的硬件結構，包括STM32F407及外圍電路；上位機中矩陣鍵盤、通訊模塊和下位機中外置寄存器、狀態(tài)顯示模塊、傳感器模塊、通訊模塊、伺服電機驅動器、電機執(zhí)行機構，同時參考PCB設計原則，完成下

3、位機控制電路板的PCB設計。
　　二、基于跟蹤跡Q（λ）算法的智能爬壁機器人控制系統(tǒng)自主循跡策略
　　針對船舶清洗爬壁機器人自動清洗模式，設計基于強化學習算法的機器人自主循跡策略。利用Alpha Blending算法提取清洗目標軌跡，結合跟蹤跡與Q學習算法提出一種跟蹤跡Q（λ）算法，使爬壁機器人可以自主學習并且跟蹤清洗目標軌跡，從而解決了爬壁機器人在未知環(huán)境下的自主循跡問題，并模擬工作場景建立數(shù)學模型，通過仿真實驗證明該算法

4、可以實現(xiàn)爬壁機器人的自動清洗功能。
　　三、對智能爬壁機器人控制系統(tǒng)的軟件部分進行設計
　　在KeilμVision4開發(fā)環(huán)境下，運用C語言，采用模塊化的設計思想，完成機器人控制系統(tǒng)中上位機、下位機以及RS485通訊模塊的軟件程序設計，同時在軟件中對智能爬壁機器人控制系統(tǒng)進行模塊化的調試。
　　四、借用船舶清洗爬壁機器人對控制系統(tǒng)進行整體實驗測試
　　在整體實驗測試中，利用智能爬壁機器人控制系統(tǒng)實驗平臺—船舶清洗