履帶式移動(dòng)機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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履帶式移動(dòng)機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計(jì),班級(jí)學(xué)號(hào)： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)老師：,履帶式移動(dòng)機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 黃海亮,主要任務(wù)及成果： 履帶式輪式移動(dòng)機(jī)器人，是一種集環(huán)境感知、決策規(guī)劃、自動(dòng)行駛等功能于一體的綜合智能系統(tǒng)，智能車集中地運(yùn)用了自動(dòng)控制、模式識(shí)別、傳感器技術(shù)、汽車電子、電氣、計(jì)算機(jī)、機(jī)械等多個(gè)學(xué)科的知識(shí)。 本課題所設(shè)計(jì)的機(jī)器人可以在白色的場(chǎng)地上，通過(guò)傳感器識(shí)別路徑，控制機(jī)器人的轉(zhuǎn)向角和車速，自動(dòng)地沿著一條任意給定的黑色帶狀引導(dǎo)線行駛。,系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì),系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì),系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì),總結(jié),系統(tǒng)的調(diào)試與分析,1,2,3,4,5,系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì),,本論文最終設(shè)計(jì)出的履帶式移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)，在圖像信息采集方面采用的傳感器是線性CCD TSL1401，用來(lái)識(shí)別白色場(chǎng)地上的黑色引導(dǎo)線，并通過(guò)識(shí)別出的黑色引導(dǎo)線的位置和履帶式移動(dòng)機(jī)器人自身的中間線的比較，來(lái)判斷其偏離黑色引導(dǎo)線的偏差，然后對(duì)這個(gè)偏差進(jìn)行處理，使用模糊PID的控制方法來(lái)得出兩邊電機(jī)所需要的PWM波輸出值來(lái)控制兩邊履帶的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)所需要沿黑色引導(dǎo)線運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)速差，最終實(shí)現(xiàn)履帶式移動(dòng)機(jī)器人可以按照規(guī)定的路徑前進(jìn)拐彎等。,系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì),,總體框圖,,系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì),,總體硬件方案圖,,系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì),,電源模塊： 5V穩(wěn)壓芯片選用LM2940，該芯片具有紋波小，電路簡(jiǎn)單; 3.3V穩(wěn)壓芯片選用AMS1117-3.3，該芯片為低壓差電壓調(diào)節(jié)器系列芯片，電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，供電穩(wěn)定，電源的利用率高。,,,系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì),,單片機(jī)最小系統(tǒng)：,系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì),,線性CCD TSL1401模塊：,線性CCD傳感器TSL1401具有128個(gè)線性排列的光電二極管，每個(gè)二極管都有自己的積分電路，每個(gè)像素所采集的圖像灰度值與它所感知的光強(qiáng)和積分時(shí)間成正比，最終將采集的電壓傳送至單片機(jī)的AD端口進(jìn)行處理。參照芯片數(shù)據(jù)手冊(cè)，線性CCD傳感器驅(qū)動(dòng)程序比較簡(jiǎn)單，只需要MCU控制CLK及SI兩個(gè)引腳按照特定的時(shí)序發(fā)出方波信號(hào)，AO引腳就會(huì)依次輸出 128 個(gè)像素點(diǎn)的模擬信號(hào)，經(jīng)過(guò)MCU的AD采集我們就可以得到圖像信息。,系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì),,H全橋驅(qū)動(dòng)的基本原理：,,系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì),,BTN7971所搭建的H橋驅(qū)動(dòng)電路：,,系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì),,PCB制作：,系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì),,,軟件總體設(shè)計(jì)：,系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì),,,人機(jī)交互模塊：,系統(tǒng)的調(diào)試與分析,,總結(jié),,本設(shè)計(jì)通過(guò)總體設(shè)計(jì)、硬件電路設(shè)計(jì)以及軟件設(shè)計(jì)，使其可以按照預(yù)定的要求，利用飛思卡爾公司的32位MKL26Z256VLL4微處理器完成了履帶式移動(dòng)機(jī)器人的控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。該履帶式移動(dòng)機(jī)器人證實(shí)了本文的硬件方案以及軟件設(shè)計(jì)都是合理的，具有一定的顯示意義。 經(jīng)過(guò)多次實(shí)踐驗(yàn)證，當(dāng)前整個(gè)控制系統(tǒng)可以按照要求在白色場(chǎng)地上沿著黑色引導(dǎo)線完成智能循跡功能：通過(guò)線性CCD進(jìn)行圖像采集，濾波，黑色引導(dǎo)線的提取等一系列的圖像處理得到偏差經(jīng)過(guò)模糊PID的運(yùn)算最終來(lái)控制兩邊130電機(jī)的PWM波的輸出來(lái)完成履帶式移動(dòng)機(jī)器人的移動(dòng)控制。,成果視頻展示：,,后期反思和擴(kuò)展,,（1）對(duì)于履帶式移動(dòng)機(jī)器人的整體機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，可以考慮到機(jī)器人的配重問(wèn)題，保證整體的配重基本在機(jī)器人底盤的中心，這樣可以保證機(jī)器人運(yùn)行的穩(wěn)定性；其次對(duì)于履帶，根據(jù)設(shè)計(jì)要求本文采用的是單節(jié)履帶，但可以擴(kuò)展為多節(jié)履帶或者復(fù)合履帶使其的適應(yīng)范圍。 （2）對(duì)于履帶式移動(dòng)機(jī)器人的控制方式，現(xiàn)在是完全自主控制，開機(jī)參數(shù)調(diào)整完成確認(rèn)后就可以按照設(shè)定的程序自主運(yùn)行。但是在此基礎(chǔ)上可以加上2.4G無(wú)線通信模塊NRF2401，使其可以變成可自主控制和人為控制相互切換的控制方式。 （3）對(duì)于履帶式移動(dòng)機(jī)器人的圖像識(shí)別，現(xiàn)在是使用線性CCD識(shí)別的，可以選擇擴(kuò)展為攝像頭來(lái)識(shí)別圖像，這樣可以為后期添加更多的功能做準(zhǔn)備。,Thanks!,