(FPGA的机器人设计系统.doc

 本科毕业设计(论文) 题 目: 基于FPGA的六足仿生机器人控制 系统设计 姓 名: 李国超 学 院: 机械电子工程学院 专 业: 测控技术与仪器 班 级: 1003071 学 号: 100307110 指导教师: 姜树海 职称: 副教授 二○一 4 年 5月 15 日 摘 要 六足仿生机器人因其很好的复杂地形适应能力，被越来越多的运用在野外侦查、救灾抢险中。由于六足仿生机器人在这方面的出色表现，科研人员们对六足机器人的研究也越来多。本课题将多足昆虫的行为学研究成果，融入到六足仿生机器人的设计与控制中，开发能在复杂自然环境中灵活运动的六足仿生机器人,对执行野外侦查、减灾救援等具有重大现实意义，对仿生机器人的发展具有重要的实际意义[1]。 六足仿生机器人嵌入式控制系统包括两个部分，第一部分是在 Nios II 处理器内以软件方式实现，采用 C 语言编写应用程序，主要功能是实现机器人直行、转弯。第二部分是在 FPGA 芯片内完成系统复位，串口收发等模块的实现，以及 Nios II 的例化和周边 I/O 信号读取与输出。硬件实现计算简单且计算速度较快，有多组并行处理的能力。采用 Verilog HDL硬件描述语言实现硬件代码的编写。论文以 Bioloid 公司生产的智能伺服舵机 AX-12 组成六足机器人架构，利用内嵌 Nios II 处理器的 FPGA 控制实现机器人完成各种动作。研究采用 Quartus II软件实现设计输入和硬件配置，使用 Quartus II 中的 SOPC Builer 构架 SOPC 系统，实现了 Nios II 处理器核、SDRAM 控制器、EPCS 控制器、PLL、232UART等的配置。六足仿生机器人的软件开发过程是利用软件开发工具 Nios II 9.1Software Build Tools for Eclipse（简称 EDS），对硬件系统中组件的驱动及应用程序进行设计。[1]鉴于课题的前期工作基础，设计实现了六足仿生机器人嵌入式控制系统，并进行了整机测试，测试结果表明：机器人实现单舵机灵活控制和多舵机协调控制，机器人行走平稳，达到预期要求。 关键词：六足；仿生机器人；控制；FPGA；SOPC Research on Embedded Control System for Hexapod Bionic Robot Based on FPGA Abstract More and more hexapod bionic robot is apply to field investigation, mitigation rescue with the good ability of adaptation to complex terrain.Because of the good behave of hexapod bionic robot in this field, more and more research specialist staff begain to research on hexapod bionic robot. So make themyriapod insect behavior studies results into robot design and control, development hexapod bionic robot flexible movement in complex natural environment to implementation of field investigation, mitigation rescue is great practical significance and important practical significance to development of bionic robot. On the basis of detailed analysis hexapod bionic robot control sy