基于DSP和FPGA的小型足球机器人控制系统的研究

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lihuihui1986712
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机器人足球融合机械设计、自动控制、无线通信、图像识别、人工智能等多项技术,已成为机器人研究领域中的一个热点。机器人足球赛的结果反映了一个球队在各相关学科的综合实力,机器人的性能是球队整体实力的基础。 足球机器人系统分为通信子系统,决策子系统,视觉子系统和机器人子系统四部分。机器人子系统是整个系统的执行机构,其性能是比赛取胜的一个关键因素。本文通过研究当今世界小型组足球机器人的发展趋势,设计了一套基于DSP和FPGA的小型足球机器人控制系统,该系统具有响应时间短、控制精度高等特点。论文主要研究工作如下: (1)阐述了研究机器人足球赛的意义,分析了国内外足球机器人的发展过程和现状。通过对比赛规则的理解明确了足球机器人系统设计的目的和要求。 (2)通过大量文献的阅读,从足球机器人车轮布局入手,研究了四个全方位轮蝶型分布的足球机器人运动控制方法,并使用MATLAB仿真得出足球机器人行进时所具备的最大速度和最大加速度,为机器人控制提供了理论基础。 (3)论文重点阐述了足球机器人平台的硬件设计。硬件设计包括多路电机控制、无线通信、击球电路、电源管理、数据存储等等。论文对核心器件的选择、FPGA的硬件设计等都进行了详尽的说明。 (4)论文对DSP中实现的PID控制、无线通信协议、AD采集程序、系统初始化和包含的IQ数学库等加以详细解释,并对程序内一些函数的功能和结构进行了描述,对个别重点程序段给予详细的标注。 (5)总结了制作过程中遇到的一些问题,并对系统未来升级进行了展望。 本论文的特点是在设计过程中仔细进行方案比较,采用高性能的DSP处理器与FPGA相结合,增强了系统的处理能力。EP1C3完成数据采集,TMS320F2812与其采用寻址方式通信,使机器人系统处理速度更快,控制更稳定。在实际测试和训练中发挥了优异的性能。
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