履帶式移動機器人控制系統(tǒng)設(shè)計

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履帶式移動機器人控制系統(tǒng)設(shè)計,班級學(xué)號： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)老師：,履帶式移動機器人控制系統(tǒng)設(shè)計 黃海亮,主要任務(wù)及成果： 履帶式輪式移動機器人，是一種集環(huán)境感知、決策規(guī)劃、自動行駛等功能于一體的綜合智能系統(tǒng)，智能車集中地運用了自動控制、模式識別、傳感器技術(shù)、汽車電子、電氣、計算機、機械等多個學(xué)科的知識。 本課題所設(shè)計的機器人可以在白色的場地上，通過傳感器識別路徑，控制機器人的轉(zhuǎn)向角和車速，自動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,系統(tǒng)的硬件設(shè)計,系統(tǒng)的軟件設(shè)計,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,,本論文最終設(shè)計出的履帶式移動機器人系統(tǒng)，在圖像信息采集方面采用的傳感器是線性CCD TSL1401，用來識別白色場地上的黑色引導(dǎo)線，并通過識別出的黑色引導(dǎo)線的位置和履帶式移動機器人自身的中間線的比較，來判斷其偏離黑色引導(dǎo)線的偏差，然后對這個偏差進行處理，使用模糊PID的控制方法來得出兩邊電機所需要的PWM波輸出值來控制兩邊履帶的轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)所需要沿黑色引導(dǎo)線運動的轉(zhuǎn)速差，最終實現(xiàn)履帶式移動機器人可以按照規(guī)定的路徑前進拐彎等。,系統(tǒng)的總體設(shè)計,,總體框圖,,系統(tǒng)的硬件設(shè)計,,總體硬件方案圖,,系統(tǒng)的硬件設(shè)計,,電源模塊： 5V穩(wěn)壓芯片選用LM2940，該芯片具有紋波小，電路簡單; 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)計簡單，供電穩(wěn)定，電源的利用率高。,,,系統(tǒng)的硬件設(shè)計,,單片機最小系統(tǒng)：,系統(tǒng)的硬件設(shè)計,,線性CCD TSL1401模塊：,線性CCD傳感器TSL1401具有128個線性排列的光電二極管，每個二極管都有自己的積分電路，每個像素所采集的圖像灰度值與它所感知的光強和積分時間成正比，最終將采集的電壓傳送至單片機的AD端口進行處理。參照芯片數(shù)據(jù)手冊，線性CCD傳感器驅(qū)動程序比較簡單，只需要MCU控制CLK及SI兩個引腳按照特定的時序發(fā)出方波信號，AO引腳就會依次輸出 128 個像素點的模擬信號，經(jīng)過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,,H全橋驅(qū)動的基本原理：,,系統(tǒng)的硬件設(shè)計,,BTN7971所搭建的H橋驅(qū)動電路：,,系統(tǒng)的硬件設(shè)計,,PCB制作：,系統(tǒng)的軟件設(shè)計,,,軟件總體設(shè)計：,系統(tǒng)的軟件設(shè)計,,,人機交互模塊：,系統(tǒng)的調(diào)試與分析,,總結(jié),,本設(shè)計通過總體設(shè)計、硬件電路設(shè)計以及軟件設(shè)計，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機器人的控制系統(tǒng)的設(shè)計。該履帶式移動機器人證實了本文的硬件方案以及軟件設(shè)計都是合理的，具有一定的顯示意義。 經(jīng)過多次實踐驗證，當(dāng)前整個控制系統(tǒng)可以按照要求在白色場地上沿著黑色引導(dǎo)線完成智能循跡功能：通過線性CCD進行圖像采集，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)過模糊PID的運算最終來控制兩邊130電機的PWM波的輸出來完成履帶式移動機器人的移動控制。,成果視頻展示：,,后期反思和擴展,,（1）對于履帶式移動機器人的整體機械結(jié)構(gòu)的設(shè)計，可以考慮到機器人的配重問題，保證整體的配重基本在機器人底盤的中心，這樣可以保證機器人運行的穩(wěn)定性；其次對于履帶，根據(jù)設(shè)計要求本文采用的是單節(jié)履帶，但可以擴展為多節(jié)履帶或者復(fù)合履帶使其的適應(yīng)范圍。 （2）對于履帶式移動機器人的控制方式，現(xiàn)在是完全自主控制，開機參數(shù)調(diào)整完成確認后就可以按照設(shè)定的程序自主運行。但是在此基礎(chǔ)上可以加上2.4G無線通信模塊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）對于履帶式移動機器人的圖像識別，現(xiàn)在是使用線性CCD識別的，可以選擇擴展為攝像頭來識別圖像，這樣可以為后期添加更多的功能做準備。,Thanks!,