基于PXA270的机器人控制系统的设计与实现-职业学院毕业论文.doc

毕业设计报告 课题： 基于PXA270的机器人控制系统的设计与实现 系 部： 机电工程学院 专 业： 电气自动化 班 级： 自动化135 姓 名： 刘锦 学 号： 1302053343 指导老师： 邓小龙 祖层 2016.1目录 摘要 3 第一章 绪论 4 1.1 研究背景 4 1.2选题的背景 4 1.3竞赛细则 6 1.4?本文研究的主要内容 7 第二章 武术擂台机器人设计方案 8 2.1 机器人总体设计方案 8 2.2 机械模块设计 8 2.3控制系统模块 10 2.4 电源电路设计 11 2.5驱动模块设计 12 2.6通信模块的选用 14 2.7采集模块设计 14 2.8驱动模块设计 18 2.9通信模块 19 2.10本章小结 22 第三章 控制系统的软件设计 24 3.1软件总体策略设计 24 3.2寻找柱子策略设计 25 3.3寻找铜锣策略设计 26 3.4红外检测策略设计 27 3.5旋转策略设计 29 3.6灰度策略设计 30 3.7本章小结 30 第四章调试与在线监控 32 4.1开发环境 32 4.2程序模块设计的实现 32 4.3调试流程 40 4.4监控流程 44 4.5本章小结 46 第五章 总结和展望 48 5.1总结 48 5.2展望 48 结 束 语 49 谢 辞 50 参考文献 51 附录 53 摘要 由于现代科学技术的飞速发展，机器人技术已被广泛应用在社会的各个领域。工业机器人，它诞生于制造业，是新一代的生产工具，这是新一代动力机械和电脑控制后，人的体力和智力的发展。机器人技术的应用是一个国家工业自动化水平发展的一个重要标志。近年来，我国的许多高校和企业已经在不同的领域开发的机器人。本课题为机器人武术挑战赛为基础的规则行动，实现擂台赛机器人控制系统的任务，开放的平台有详细的研究和设计。武术擂台赛是中国机器人大赛暨RoboCup公开赛中的一个对抗性的比赛，在比赛中的机器人通过摄像头，马达，齿轮和各种传感器来感知环境信息和位置，然后用相应的执行机构来完成相关的任务。 本文以高性能的处理器Marvell的XScale PXA270处理器作为控制系统的核心设计，其目的在于提供一个可靠的，开放的控制系统。以满足机器人武术擂台赛的要求。同时，本文研究了机器人的运动控制方法，以及控制系统能够满足实时性，高速和高精度要求。 在本文中，武术擂台竞赛机器人控制系统分为四个模块：机械模块，主控制模块，驱动模块和数据采集模块。机械模块为基本模块的安装和功能实现机器人的载体。接着，主控制模块选择高性能的Xscale PXA270的，适用于电动机控制。该驱动模块是整个机器人的动力机制。信息取得模块负责环境信息的感知，并且信息被发送给主控制系统。其次，控制系统的硬件电路设计和实现，主要包括电源电路、舵机控制电路、摄像头及音频电路、网络接口等。在实现硬件平台的基础上对控制系统的软件部分进行了模块化的设计，通过系统调试和测试的硬件和软件是质在系统的要求作为一个整体来满足设计要求。 关键词：机器人；MultiFlex；创意设计；模块化设计。 第一章 绪论 1.1 研究背景 1920年，捷克的作家恰佩克卡雷尔在一部科幻剧本，第一次提出了机器人的概念，那时候人们把机器人作为新科技的一个专用名词。1950年，美国作家阿西莫夫首先提出Robotics，即机器人学，同时提出了的“机器人三原则”的理论，是公认的机器人的研究和发展的基本准则。1954年，美国的乔治·德沃尔创造了第一个可编程的机器人，机器人逐渐向现实转变，为现代机器人的发展奠定了基础。现代科技的发展给了机器人技术无限的创新能量。目前，在国内外各种机器人和机械手成为研究的热点，研究现状和趋势如下： 1.机械结构模块化开发。例如，将具有减速器的马达模块，检测系统，伺服马达等独立的模块整合，以达到减少体积，精确控制的目的；关节模块和连杆模块用于构建所述机器人在重组，这是方便的机器人的组件的形式。 2. 采用PC机控制系统控制机器人，这是标准化和网络管理的发展趋势; 3.设备的模块化开发，一体化持续改进的。这使得系统的可靠性、操作性、可维护性有了很大的提高。 4.传感器使用在机器人的设计中越来越重要。一次性使用系统的位置和速度不能满足现代机器人的需要。目前的视觉传感器、力传感器成为用于组装和焊接机器人中不可缺少的传感器。多传感器融合技术也是近年来一个新的研究领域，多传感器融合技术有助于遥控机器人实现了决策控制。智能机器人的关键技术是配置技术的融合。在一般情况下，机器人的发展是大致如下两个方向：一种是智能机器人，使用多传感器、多控制器、先进的控制算法、复杂的机械和电气控制的系统；第二个是方向性，机器人的研究和应用是密切