2。1。2 磁钉型状 6

2。1。3 磁钉尺寸 7

2。1。3。1 磁钉直径 7

2。1。3。2 磁钉高度 7

2。2 导航磁钉排列方案 8

2。3磁阻传感器 10

2。3。1 磁传感器选取 11

2。3。2 传感器排布 12

第三章  磁场探测电路设计及磁导航算法 14

3。1磁场探测电路原理图 14

3。2 PCB电路图 15

3。3磁场探测电路与MSP430F149单片机的通信 17

3。4 磁场信号滤波 20

3。5磁钉导航算法 22

3。5。1 序列算法 22

3。5。2 模糊控制算法 22

3。5。3 PID控制算法 23

3。5。4 算法比较及磁钉导航算法选定 24

3。6 本章小结 24

第四章 磁钉导航控制程序 25

4。1 初始化程序 25

4。2 数据处理及控制程序 26

4。3 主处理程序 26

第五章 磁钉导航实验测试 28

5。1 实验平台设计 28

5。2 PID参数整定 29

结  论 32

致  谢 33

参考文献 34

附  录 36

第一章  绪论

1。1课题研究背景和意义

随着现代化技术的发展，人们对于社区安保服务的要求越来越高，这使得人工安保服务的某些缺点愈发凸显，如成本较高、效率相对较低等。为此，提倡使用安保服务机器人逐步替代安保人员执行各种保安任务，包括巡逻放哨、探测与阻止外来人员等[1]。而安保服务机器人能够实现自主行动并且准确导航定位是其执行各种任务的前提，为此，需要研究一种导航方式，保证安保服务机器人能够在各种天气条件、地理环境下实现精准定位、导航。

导航的目的是使机器人能够在路径的纵向保证与其他机器人有足够大的安全距离，在行走过程中避开障碍物；在路径的横向，使机器人保持直线行走，转弯时不会脱离预定的轨迹。本课题研究的主要目的是使机器人在预定的路径上行走。

现在已有的导航方式，包括激光导航、磁条导航、视觉导航等，都是利用传感器对某一物理量进行检测，处理测量数据，控制舵机或者驱动轮转速，通过“机器人--传感器--路面”的模式实现导航[2]。

现有的这些导航方式都有各自的缺点，如坐标导航：将目标地区划分为多个子地区，使用定位块将各地区隔开，然后对各个子地区进行排序以实现导航，坐标导航可以根据需要更改行驶路径，抗干扰性能相对较好，但是在测量地面状况划分行驶区域时，工作量较大，所以在地面状况较为复杂时，无法满足工作要求；而激光导航需要先确定预定路径上的关键位置，并在这些位置放置激光反射板。使用激光扫描器发出特定频率光束。通过接收反射板反射的光束，来确定机器人的相对位置与行走方向，使用三角几何运算得出机器人行走偏差并纠正。激光导航定位精确，不需要在地面上安装其他设施，行驶路径可根据路况需要灵活调整，适应性强，但是制造成本高，对环境如外界光线等要求较为苛刻，在雨雪天气或有雾霾时，不能满足工作要求。