1. 研究目的与意义（文献综述）

1.1 研究的背景及意义

机器人是一个可以感知周围环境、逻辑推理和决策、行为控制与执行的自动化机械装置^[1]。它是融合机械学、材料学、控制工程学和计算机技术等于一体，形成的一门综合性的新技术学科。随着信息技术和人工智能技术地发展，机器人技术也得到了迅猛发展，机器人的应用范围不断扩展，除了工业机器人外，出现了服务机器人、医疗机器人等特种机器人，而且在环境监测、路径规划指引、宇航航天和特种环境等危险场合得到很好的应用^[2]。因此，机器人的研究是当今光机电一体化的重要方向。

其中，轮式机器人也称为智能小车，是特种机器人学科中的重要分支之一^[3]。轮式机器人具有结构简单、速度可调控等特点，是一种对周围环境高度开放的系统，其可以预先设定任务指令，并且能够在执行过程中，在工作中实时不断地感知周围局部环境信息，智能地做出各种决策，自主地行为运动，完成目标任务^[4-5]。轮式机器人已经具有一定的应用范围，例如自动化生产线的物料陪送机器人，医院的机器人护士，商场的导游机器人等。这都要求机器人可以在大范围的全局环境中进行指定路径运动，这对循迹技术提出了更高的要求。

循迹技术要求轮式机器人能按照给定的路线进行自主移动。轮式循迹机器人运用了传感器、信号处理及人工智能控制等技术，可实现路况侦测、信息判断和自主驾驶等功能^[6]。其具有一定灵活性、自主性和实时性，这对处理各种危险环境下的样本数据采集、环境质量监控和故障实时处理等问题有着实际的指导意义。特别是在危险地区(核辐射、化学污染)和极端环境 (高温，酸性) 中发挥不可替代的作用^[7]，如变电站巡检机器人、核电站作业机器人等，这极大地降低了工作人员的作业危险性和工作劳动强度，使工作变得简单而和谐，可以说轮式循迹机器人拥有广泛的应用前景。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 研究的基本内容与目标

通过认真了解轮式循迹机器人发展现状，针对轮式循迹机器人的运动控制系统设计和功能测试，进一步研究其系统控制原理及功能实现方法，并给出轮式循迹机器人软硬件设计方案。本课题以轮式循迹机器人为研究对象，依据实际工况，采用双前轮驱动、后轮为万向轮的的运动方式，利用不同物体表面对红外光反射率的不同的原理，设计了轮式循迹机器人运动控制系统^[13]，具体内容为：

（1）分析轮式机器人的运动控制原理，采用双前轮驱动、后轮为万向轮的机械结构；通过对差速转向方法和电机控制算法深入研究，实现轮式循迹机器人运动功能。

（2）建立轮式机器人运动学模型，针对不同路径信息，优化运动学参数和系统反馈数据，实现精准控制。

3. 研究计划与安排

第1—3周：查阅相关文献资料，明确研究内容，确定方案，完成开题报告；完成英文文献翻译。

第4周：分析循迹机器人研究现状，对本课题工况，合理开发机械系统和控制系统，完成总体方案设计。

第5—9周： 确定硬件平台和软件平台的开发环境，设计合理的机械尺寸，根据功能需要对电子元件进行选型，完成具体设计。

第10—13周：完成设计开发联调，整体系统功能实现。

4. 参考文献（12篇以上）

【1】徐保国，尹怡欣，殷路等．智能移动机器人技术研究进展[j] ．仪器仪表学报，2007，28(4)：683~685．

【2】彭文刚，彭宝林，柳胜．移动机器人导航系统的研究现状与发展趋势[j] ．机电信息，2009(36)：69~70．

【3】王晶．智能小车运动控制技术的研究[d] ．武汉：武汉理工大学，2009．

【4】李玉娟．基于 stm32 的变电站巡检机器人运动控制系统设计与实现[d] ．成都：西南交通大学,2013.