基于pxa的機(jī)器人控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

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1、基于PXA270的機(jī)器人控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告課題：基于PXA270的機(jī)器人控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)系部：機(jī)電工程學(xué)院專業(yè)：電氣自動(dòng)化班級：自動(dòng)化姓名：學(xué)號：指導(dǎo)老師：2016.143基于PXA270的機(jī)器人控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)目錄摘要3第一章緒論41.1研究背景41.2選題的背景41.3競賽細(xì)則61.4?本文研究的主要內(nèi)容7第二章武術(shù)擂臺(tái)機(jī)器人設(shè)計(jì)方案82.1機(jī)器人總體設(shè)計(jì)方案82.2機(jī)械模塊設(shè)計(jì)82.3控制系統(tǒng)模塊102.4電源電路設(shè)計(jì)112.5驅(qū)動(dòng)模塊設(shè)計(jì)122.6通信模塊的選用142.7采集模塊設(shè)計(jì)142.8驅(qū)動(dòng)模塊設(shè)計(jì)182.9通信模塊192.10本章小結(jié)22第三章控制

2、系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)243.1軟件總體策略設(shè)計(jì)243.2尋找柱子策略設(shè)計(jì)253.3尋找銅鑼策略設(shè)計(jì)263.4紅外檢測策略設(shè)計(jì)273.5旋轉(zhuǎn)策略設(shè)計(jì)293.6灰度策略設(shè)計(jì)303.7本章小結(jié)30第四章調(diào)試與在線監(jiān)控324.1開發(fā)環(huán)境324.2程序模塊設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)324.3調(diào)試流程404.4監(jiān)控流程444.5本章小結(jié)46第五章總結(jié)和展望485.1總結(jié)485.2展望48結(jié)束語49謝辭50參考文獻(xiàn)51附錄53-45-基于PXA270的機(jī)器人控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)摘要由于現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，機(jī)器人技術(shù)已被廣泛應(yīng)用在社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域。工業(yè)機(jī)器人，它誕生于制造業(yè)，是新一代的生產(chǎn)工具，這是新一代動(dòng)力機(jī)械和電腦控

3、制后，人的體力和智力的發(fā)展。機(jī)器人技術(shù)的應(yīng)用是一個(gè)國家工業(yè)自動(dòng)化水平發(fā)展的一個(gè)重要標(biāo)志。近年來，我國的許多高校和企業(yè)已經(jīng)在不同的領(lǐng)域開發(fā)的機(jī)器人。本課題為機(jī)器人武術(shù)挑戰(zhàn)賽為基礎(chǔ)的規(guī)則行動(dòng)，實(shí)現(xiàn)擂臺(tái)賽機(jī)器人控制系統(tǒng)的任務(wù)，開放的平臺(tái)有詳細(xì)的研究和設(shè)計(jì)。武術(shù)擂臺(tái)賽是中國機(jī)器人大賽暨RoboCup公開賽中的一個(gè)對抗性的比賽，在比賽中的機(jī)器人通過攝像頭，馬達(dá)，齒輪和各種傳感器來感知環(huán)境信息和位置，然后用相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)來完成相關(guān)的任務(wù)。本文以高性能的處理器Marvell的XScalePXA270處理器作為控制系統(tǒng)的核心設(shè)計(jì)，其目的在于提供一個(gè)可靠的，開放的控制系統(tǒng)。以滿足機(jī)器人武術(shù)擂臺(tái)賽的要求。

4、同時(shí)，本文研究了機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制方法，以及控制系統(tǒng)能夠滿足實(shí)時(shí)性，高速和高精度要求。在本文中，武術(shù)擂臺(tái)競賽機(jī)器人控制系統(tǒng)分為四個(gè)模塊：機(jī)械模塊，主控制模塊，驅(qū)動(dòng)模塊和數(shù)據(jù)采集模塊。機(jī)械模塊為基本模塊的安裝和功能實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的載體。接著，主控制模塊選擇高性能的XscalePXA270的，適用于電動(dòng)機(jī)控制。該驅(qū)動(dòng)模塊是整個(gè)機(jī)器人的動(dòng)力機(jī)制。信息取得模塊負(fù)責(zé)環(huán)境信息的感知，并且信息被發(fā)送給主控制系統(tǒng)。其次，控制系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，主要包括電源電路、舵機(jī)控制電路、攝像頭及音頻電路、網(wǎng)絡(luò)接口等。在實(shí)現(xiàn)硬件平臺(tái)的基礎(chǔ)上對控制系統(tǒng)的軟件部分進(jìn)行了模塊化的設(shè)計(jì)，通過系統(tǒng)調(diào)試和測試的硬件和軟件是質(zhì)在

5、系統(tǒng)的要求作為一個(gè)整體來滿足設(shè)計(jì)要求。關(guān)鍵詞：機(jī)器人；MultiFlex；創(chuàng)意設(shè)計(jì)；模塊化設(shè)計(jì)。-45-基于PXA270的機(jī)器人控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)第一章緒論1.1研究背景1920年，捷克的作家恰佩克卡雷爾在一部科幻劇本，第一次提出了機(jī)器人的概念，那時(shí)候人們把機(jī)器人作為新科技的一個(gè)專用名詞。1950年，美國作家阿西莫夫首先提出Robotics，即機(jī)器人學(xué)，同時(shí)提出了的“機(jī)器人三原則”的理論，是公認(rèn)的機(jī)器人的研究和發(fā)展的基本準(zhǔn)則。1954年，美國的喬治·德沃爾創(chuàng)造了第一個(gè)可編程的機(jī)器人，機(jī)器人逐漸向現(xiàn)實(shí)轉(zhuǎn)變，為現(xiàn)代機(jī)器人的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)?，F(xiàn)代科技的發(fā)展給了機(jī)器人技術(shù)無限的創(chuàng)新能量。目前，

6、在國內(nèi)外各種機(jī)器人和機(jī)械手成為研究的熱點(diǎn)，研究現(xiàn)狀和趨勢如下：1.機(jī)械結(jié)構(gòu)模塊化開發(fā)。例如，將具有減速器的馬達(dá)模塊，檢測系統(tǒng)，伺服馬達(dá)等獨(dú)立的模塊整合，以達(dá)到減少體積，精確控制的目的；關(guān)節(jié)模塊和連桿模塊用于構(gòu)建所述機(jī)器人在重組，這是方便的機(jī)器人的組件的形式。2.采用PC機(jī)控制系統(tǒng)控制機(jī)器人，這是標(biāo)準(zhǔn)化和網(wǎng)絡(luò)管理的發(fā)展趨勢;3.設(shè)備的模塊化開發(fā)，一體化持續(xù)改進(jìn)的。這使得系統(tǒng)的可靠性、操作性、可維護(hù)性有了很大的提高。4.傳感器使用在機(jī)器人的設(shè)計(jì)中越來越重要。一次性使用系統(tǒng)的位置和速度不能滿足現(xiàn)代機(jī)器人的需要。目前的視覺傳感器、力傳感器成為用于組裝和焊接機(jī)器人中不可缺少的傳感器。多傳感器融合

7、技術(shù)也是近年來一個(gè)新的研究領(lǐng)域，多傳感器融合技術(shù)有助于遙控機(jī)器人實(shí)現(xiàn)了決策控制。智能機(jī)器人的關(guān)鍵技術(shù)是配置技術(shù)的融合。在一般情況下，機(jī)器人的發(fā)展是大致如下兩個(gè)方向：一種是智能機(jī)器人，使用多傳感器、多控制器、先進(jìn)的控制算法、復(fù)雜的機(jī)械和電氣控制的系統(tǒng)；第二個(gè)是方向性，機(jī)器人的研究和應(yīng)用是密切相關(guān)的，例如，對于工業(yè)機(jī)器人的研究，其要求研究對象和生產(chǎn)加工的需求有著密切的聯(lián)系，為特定任務(wù)來完成特定設(shè)定，在同一時(shí)間，以滿足工作的要求。1.2選題的背景近年