虚拟演播室用摄影机器人运动控制系统的设计与研发

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随着计算机技术的不断发展,越来越多的影视制作团队选择虚拟演播室取代传统演播室进行节目制作来满足观众日益提高的对观影体验的需求以及对新兴事物的向往。针对如今国内在摄影机器人运动控制系统方面研究略显滞后的问题,本文设计与研发了虚拟演播室用摄影机器人运动控制系统,改进并优化了目前存在于摄影机器人中的问题,为国内摄影机器人的发展提供助力。本文以摄影机器人为研究对象,以摄影机器人的运动控制系统研发为研究目标,根据虚拟演播室的特殊环境,分析了摄影机器人的运动轨迹需求以及性能需求,提出了一种轨道式摄影机器人,对其电气与机械系统进行了选型介绍,并且根据需求分析对运动控制系统进行了初步设计。对摄影机器人进行了运动学模型的建立,进行了运动学与动力学的分析,在此基础上针对摄影机器人运动稳定性与运动精度两方面进行研究,在运动稳定性方面提出一种优化的S型速度曲线模型进行优化,在运动精度方面使用模糊PID控制器进行优化。完成了摄影机器人整个运动控制系统的设计,包括整体软件架构的设计与实现,完整的串行通信的设计与实现、运动控制模式的设计与实现以及上述模糊PID控制器的实现。设计了摄影机器人的运动控制测试软件,对摄影机器人进行了测试,其中包括运动模式方面的测试,运动精度方面的测试以及安全限位功能的测试。从测试结果可以得出,本文设计与研发的摄影机器人运动控制系统能够满足其在虚拟演播室中的功能需求,达到了预期的设计要求。
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