文档介绍：本科毕业设计开题报告
设计题目: 竞技机器人主控系统的制作与调试
学生:罗亮亮
指导老师:陈兴林
2010年04月06日
课题来源及研究意义和目的
课题来源
亚太区机器人大赛国内选拔赛,其宗旨是致力于培养青少年对于开发、研制高科技的兴趣与爱好,提高各我,为机器人工业的发展发掘培养后备人才。哈工大竞技机器人队代表学校参赛,需要设计出一套稳定可靠的机器人控制系统。
课题来源及研究意义和目的
研究意义
目前在工业、医学、农业、建筑业甚至军事等领域中均有重要用途。机器人应用从制造业向非制造业的扩展,以及移动机器人在诸如野外作业、深海探测以及一些人类本身所不能进入的有毒或高温环境的作业中,有着极其广泛的应用前景。控制系统是机器人的核心,控制系统的好坏将直接决定机器人性能的优劣。
研究目的
设计开发出一套能单独完成任务且能与其他机器人通信协同完成任务的主控系统,并要求系统具有良好的稳定性与鲁棒性。
国内外研究现状
移动机器人的研究始于60年代末期斯坦福研究院(SRI)的Nils Nilssen和Charles Rosen等人,在1966年至1972年中研制出了自主移动机器人Shakey,目的是研究应用人工智能技术,在复杂环境下机器人系统的自主推理、规划和控制。
一大批世界著名的公司,如美国通用电气、日本本田、索尼等开始研制移动机器人平台,这些移动机器人主要作大学实验室及研究机构的移动机器人实验平台,从而促进了移动机器人学多种研究方向的出现。
Smart Robots的SR4机器人
P3-DX机器人
“勇气号”火星登陆车
国内外研究现状
美国排爆机器人
德国深海机器人ROV Kiel 6000
CASIA-I轮式移动机器人“青青”轮式移动机器人
主要研究内容
嵌入式系统
机器人的主控系统实际上就是一个嵌入式系统,嵌入式系统式一个相对比较模糊的定义,目前国内一个普遍被认同的定义是:以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。
ARM:32位精简指令集微处理器,在工业控制方面得到了广泛的应用,其运算速度快,功耗低,具有丰富的外设资源很适合作主控系统。
ARM开发技术
操作系统
现今比较流行的嵌入式操作系统有Linux,Vxworks,μC/OS-II等, 其中Linux和Vxworks对微处理器及硬件设备的要求较高,开发难度也大,而且实际上μC/OS-II操作系统相对简单,内核稳定基本上能满足机器人的控制要求。
机器人的运动控制
竞技机器人比赛所要求的是机器人的机动性和精确性,这就要求控制性能很好的位置伺服系统。结合比赛的实际情况综合考虑,采用PID控制算法。其设计技术成熟,长期以来形成了典型的结构,参数整定方便,结构更改灵活,能满足一般的控制要求。其中数字PID控制比连续PID控制更为优越,因为计算机程序的灵活性,很容易克服连续PID控制中存在的问题,经修正而得到更完善的数字PID算法,更加省去了硬件设计与调试的繁琐。利用PID算法来实现电机的速度和移动机器人位置的PID控制,是行之有效并被广泛采用的方法。
主要研究内容
研究方案
系统硬件构架
机器人PID控制
采用双轮差动驱动方式
完成课题所需的条件
ARM实验开发板,J-LINK仿真器
,PCB设计软件
机器人实体和比赛用场地