全向移动式家用服务机器人全向移动机构设计与运动控制(2)
5 全向移动机构软件设计 43
5.1 全向移动机构软件设计要求 43
5.2 软件控制总体设计 43
5.3 软件控制详细设计 45
5.4 全向移动机构控制 54
6 仿真与调试 56
6.1 控制软件仿真 56
6.2 硬件电路简单调试 58
6.3 程序与电机联合调试 59
结 论 62
致 谢 64
参 考 文 献 65
附录A 舵机齿轮工程图 A4 66
附录B 矩形花键轴齿轮工程图 A4 67
附录C 矩形花键轴工程图 A4 68
附录D U型板工程图 A4 69
附录E 底板工程图 A3 70
附录F 全向移动机构（轮系）装配图 A1 71
1 绪论
1.1 前言
本文研究的是全向移动式家用服务机器人，所涉及的家用服务机器人主要用于物品搬运，用于老年人在行动不便时通过控制机器人进行简单的关窗或者拿取物品的操作，属于仿人机器人范畴。目前市场上具有此类功能的机器人并不多见，并且价格昂贵，难以走入现实生活。本文主要提出全向移动式家用服务机器人的总体设计方案并针对其中的全向移动机构进行详细的设计。本文当中提出的全向移动式家用服务机器人的总体方案的目的在于保证机器人在完成预定功能和保证完成精度的基础上，尽量降低机器人生产成本，对该类型机器人在实际运用中的进一步推广进行试验性研究，并为以后进一步改进和批量生产预留空间。通过本次研究，希望能为尽量平衡机器人的功能和成本之间的关系，并为此类机器人进入现实生活提供一定的参考价值。
同时文中也设计了全向移动式家庭移动服务机器人的全向移动机构，其是本文所涉及的全向移动式家庭服务机器人的主要组成部分之一，主要用来提供机器人自由行走平台。全向移动机构运动理论上没有转弯半径，能够进行全方位运动，在家庭等空间狭小的场合具有优越性。本文涉及的全向移动机构是全向式移动机器人的一部分，主要由三个移动轮系统构成，每个系统由两个电机控制：一个转向电机以及一个驱动电机组成。三个移动轮系统共同构成了全向移动机构。通过合理的设计提高全向移动机构的承载能力，并通过模块化设计使得全向移动机构便于与机器人主体进行连接。
1.2 研究背景
21世纪以来，随着科技水平的不断提高和人力资源越来越宝贵，运用机器人替代人类劳动越来越受到广泛重视，机器人的应用领域越来越广泛，并逐渐走进人们的日常生活。科学家预言，机器人技术的发展将推动世界的“第三次工业革命”。
世界主要发达国家在机器人研究方面走在世界前列，并有大量机器人投入使用，但我国的机器人研发能力相比发达国家仍然十分落后，因此近几年我国开始加强机器人技术的研究，并将机器人技术作为一项战略工程。
随着我国从2012年开始进入人口老龄化快速发展期，与此同时，我国残疾人口占总人口的比例位居全世界较高国家之列。可以预想，在不久的将来，老年人和残疾人的护理将成为社会的重要负担，因此服务类机器人的需求将越来越大，用以替代社会对护理人员数量和质量的要求。在此情况下，研究服务类机器人，特别是家庭服务类机器人成为了我们迫切需要开展的任务。