| 【中文题名】 | 基于16位单片机的比赛机器人控制技术的研究 |
| 【英文题名】 | The Research of Competitions Robot Control Technology Based on 16-bit Single-Chip |
| 【学科专业】 | 机械设计及理论 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2007-8-3 |
| 【中关键词】 | 机器人,SPCE061A,控制系统,传感器,轨迹, |
| 【英关键词】 | Robot,SPCE061A,control system,sensor,track, |
| 【分类导航】 | 工业技术>自动化技术、计算机技术>自动化技术及设备>机器人技术>机器人> |
| 【论文摘要】 |
机器人技术近40年来有了飞速的发展，已成为现代化高技术的重要发展方向之一。它涉及到精密机械、机构运动学、计算机科学、传感器技术、人工智能等多个学科。本文在充分研究各种控制对象的基础上，提出了基于凌阳16位单片机的总体设计方案，采用模块化思想，设计了各个硬件模块的接口电路。主要研究内容如下：
1．综述了机器人发展的三个阶段和国内外机器人发展状况，提出了研究机器人技术具有的重要意义。
2．机器人的机构设计包括移动、抓取和跨栏等机构的设计。
3．阐述了控制系统的总体结构和组成部分。控制电路的设计，包括电源、键盘、传感器检测和直流电机控制这4个模块，并对单片机开发可靠性技术进行了研究。
4．对自主机器人软件设计和手动机器人的控制软件分别进行了研究。自动机器人主要研究的是机器人的寻迹算法，手动机器人主要研究的是上下位机通讯的问题。
5．对直流无刷伺服电机的控制技术进行了深入研究，设计出直流电机的控制模块，对于自动机器人的精确定位和调速功能进行了详细的研究。 |
| 【论文题纲】 |
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摘要 |
5-6 |
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Abstract |
6-13 |
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第一章 绪论 |
13-17 |
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1.1 引言 |
13 |
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1.2 机器人的发展概述 |
13-15 |
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1.2.1 机器人定义 |
13 |
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1.2.2 机器人的发展阶段 |
13-14 |
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1.2.3 国内外机器人的发展状况 |
14-15 |
|
1.3 课题的来源与研究意义 |
15 |
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1.3.1 课题的来源 |
15 |
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1.3.2 研究意义 |
15 |
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1.4 论文主要完成的工作 |
15-16 |
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1.5 本章小结 |
16-17 |
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第二章 机器人机构设计 |
17-24 |
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2.1 引言 |
17 |
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2.2 机构设计流程 |
17 |
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2.3 设计目标 |
17-18 |
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2.4 行走机构分析与设计 |
18-23 |
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2.4.1 机器人移动机构方案选择 |
18-19 |
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2.4.2 行走机构力学分析 |
19-21 |
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2.4.3 其他机构简介 |
21-23 |
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2.5 本章小结 |
23-24 |
|
第三章 控制系统分析与模块设计 |
24-42 |
|
3.1 引言 |
24 |
|
3.2 控制系统总体结构 |
24 |
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3.2.1 集中控制结构 |
24 |
|
3.2.2 主从式控制结构 |
24 |
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3.3 控制系统的组成和设计原则 |
24-25 |
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3.4 控制系统电路总述 |
25-26 |
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3.5 主控芯片的性能要求和选择 |
26-27 |
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3.5.1 SPCE061A单片机 |
26-27 |
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3.5.2 SPCE061A工作方式 |
27 |
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3.6 电源电路的设计 |
27-30 |
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3.6.1 极性反转电路 |
27-29 |
|
3.6.2 稳压电路 |
29-30 |
|
3.7 键盘电路 |
30-33 |
|
3.7.1 键盘结构 |
31 |
|
3.7.2 键盘电路设计 |
31-33 |
|
3.7.3 按键销抖处理 |
33 |
|
3.8 传感器信号检测识别电路 |
33-34 |
|
3.9 直流电动机功放驱动电路 |
34-36 |
|
3.9.1 直流电动机驱动芯片选择 |
34-35 |
|
3.9.2 LMD18200简介 |
35 |
|
3.9.3 芯片外围电路设计 |
35-36 |
|
3.10 单片机系统开发可靠性技术研究 |
36-41 |
|
3.10.1 接地技术 |
37-38 |
|
3.10.2 PCB布线 |
38-39 |
|
3.10.3 设计规则检查(DRC) |
39 |
|
3.10.4 抗电磁干扰技术 |
39-40 |
|
3.10.5 电源技术 |
40-41 |
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3.11 本章小结 |
41-42 |
|
第四章 控制系统的软件设计 |
42-57 |
|
4.1 引言 |
42 |
|
4.2 上下位机间的通信 |
42-46 |
|
4.2.1 串行通信简介 |
42-43 |
|
4.2.2 上下位机通信程序设计 |
43-46 |
|
4.3 驱动电机控制程序 |
46 |
|
4.4 寻迹算法的研究 |
46-54 |
|
4.4.1 光电传感器 |
47-48 |
|
4.4.2 机器人传感器布局 |
48-50 |
|
4.4.3 传感器寻迹信号检测 |
50-53 |
|
4.4.4 寻迹算法的软件流程 |
53-54 |
|
4.5 软件抗干扰方法 |
54-56 |
|
4.5.1 指令冗余 |
54 |
|
4.5.2 软件陷阱技术 |
54-55 |
|
4.5.3 “看门狗”技术 |
55-56 |
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4.6 本章小结 |
56-57 |
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第五章 直流无刷伺服电机控制技术的研究 |
57-67 |
|
5.1 引言 |
57 |
|
5.2 直流无刷伺服电机工作的基本原理 |
57-60 |
|
5.2.1 直流无刷伺服电机的结构原理 |
57-59 |
|
5.2.2 直流伺服电机的PWM驱动 |
59-60 |
|
5.3 直流伺服电机控制系统硬件设计 |
60-64 |
|
5.3.1 直流伺服电机驱动器的选择及其端口连接 |
60-61 |
|
5.3.2 反向比例运算模块 |
61-62 |
|
5.3.3 DAC转换模块 |
62-64 |
|
5.4 直流伺服电机控制系统软件设计 |
64-66 |
|
5.4.1 自动机器人精确定位的算法研究 |
64-65 |
|
5.4.2 直流伺服电机的数字调速控制 |
65-66 |
|
5.5 本章小结 |
66-67 |
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第六章 结论与展望 |
67-69 |
|
6.1 结论 |
67 |
|
6.2 论文主要创新点 |
67-68 |
|
6.3 展望 |
68-69 |
|
参考文献 |
69-71 |
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附录 |
71-77 |
|
作者攻读硕士期间发表的学术论文 |
77 |
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| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.364472 |
