基于ARM-Linux的爬壁機器人控制系統(tǒng)研究.pdf

1、本課題在船舶清洗爬壁機器人的平臺上，研究了一種基于 ARM-Linux控制平臺的機器人控制系統(tǒng)。根據(jù)爬壁機器人對控制系統(tǒng)的需求，確定了爬壁機器人上位機和下位機的分布式控制方案。上位機和下位機都是以ARM9芯片作為控制核心。下位機外圍電路還包括：Zigbee通信模塊電路、模擬攝像頭、遠程圖傳系統(tǒng)發(fā)送端、高壓水與真空度檢測電路、高壓水真空閥門與氣動馬達轉速控制電路、MMA7455三軸加速度傳感器電路。上位機還包括LCD顯示屏電路、搖桿電路、

2、遠程圖傳系統(tǒng)接收端、Zigbee通信模塊電路。
　　爬壁機器人通過圖像識別來實現(xiàn)爬壁機器人的自動運行。爬壁機器人實現(xiàn)首先要對工況圖像進行采集，對圖像進行灰度化和二值化來實現(xiàn)循跡引導線的提取，通過跟蹤循跡引導線就可以完成爬壁機器人的自動運行。為了實現(xiàn)爬壁機器人跟蹤循跡引導線的穩(wěn)定、準確與快速，引入了強化學習Q-learning算法，以爬壁機器人循跡線在圖像中的位置作為狀態(tài)值，以左右兩側氣動馬達的氣壓差值作為動作值，實現(xiàn)了爬壁機器人的

3、強化學習循跡，改進了傳統(tǒng)PID等算法無法針對環(huán)境進行最優(yōu)化動作策略選擇的缺點，提高爬壁機器人在不同環(huán)境下循跡的準確性。
　　爬壁機器人控制系統(tǒng)軟件架構基于Linux操作系統(tǒng)，Linux操作系統(tǒng)具有可靠性高、穩(wěn)定性高等優(yōu)點，能夠實現(xiàn)多任務的并發(fā)運行。采用Linux操作系統(tǒng)能夠解決系統(tǒng)調度和工況圖像實時顯示的問題。Linux操作系統(tǒng)實現(xiàn)對硬件的操作需要在內核層進行，因此針對硬件系統(tǒng)進行了內核驅動程序開發(fā)和應用層程序開發(fā)。
　　通