湖面清扫智能机器人的控制

论文摘要

机器人是20世纪人类的伟大发明之一。它作为人类的新型生产工具,在减轻劳动强度、提高生产率、改变生产模式,把人从危险、恶劣的环境下解放出来等方面,显示出极大的优越性。湖面清扫智能机器人是一种能够自己发现并清理漂浮污染物的智能型环保设备,而控制系统是影响机器人性能的关键部件之一,它在一定程度上影响着机器人的发展。因此,在满足机器人控制要求的基础上,本文详细介绍了湖面清扫智能机器人控制系统的设计与实现。本文介绍了基于TMS320LF2407A DSP的控制系统的总体设计方案,给出了DSP的外围电路设计,包括控制系统的电平转换电路、DSP系统仿真接口电路、DSP扩展存储器电路、DSP串行通信接口电路等,重点介绍了湖面清扫智能机器人电机控制的实现,并且分析总结了DSP系统设计中应该注意的问题。软件设计方面,按照模块化的设计方法在TI公司提供的CCS(Code Composer Studio)编译环境下,用汇编语言和C语言混合编写电机控制的软件程序,对控制系统PWM信号的产生、速度的控制等进行分析,并详细给出了机器人实现垃圾收集任务的所需步骤、过程以及方法。最后搭建实验系统,验证湖面清扫智能机器人控制系统硬件电路的有效性及相应软件编制的合理性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的目的和意义
• 1.2 机器人的运动控制
• 1.3 DSP 控制器概述
• 1.4 湖面清扫智能机器人系统概述
• 1.5 本文主要研究工作
• 第2章 控制系统总体设计
• 2.1 硬件设计
• 2.2 软件设计
• 第3章 控制系统硬件设计
• 3.1 处理器模块
• 3.1.1 TMS320LF2407A 简介
• 3.1.2 DSP 的电源供电
• 3.1.3 JTAG 接口电路设计
• 3.1.4 时钟电路
• 3.1.5 复位电路
• 3.1.6 片外存储器
• 3.2 电机驱动模块
• 3.2.1 直流电机的控制原理
• 3.2.2 PWM 调速原理
• 3.2.3 电机驱动电路的实现
• 3.3 速度检测模块
• 3.4 串行通信模块
• 3.5 ADC 模块
• 3.6 硬件设计中需要注意的问题
• 3.7 本章小结
• 第4章 控制系统软件设计
• 4.1 DSP 软件开发概述
• 4.1.1 DSP 软件编译环境
• 4.1.2 软件开发流程
• 4.2 主程序设计
• 4.2.1 文件组织
• 4.2.2 中断结构
• 4.2.3 模块化设计思想
• 4.3 初始化模块
• 4.3.1 系统初始化
• 4.3.2 I/O 口寄存器初始化
• 4.3.3 事件管理器初始化
• 4.3.4 SCI 初始化
• 4.3.5 ADC 模块初始化
• 4.4 速度调节模块
• 4.4.1 速度检测
• 4.4.2 PID 控制算法
• 4.4.3 参数选择方法
• 4.4.4 双极可逆PWM 系统DSP 控制方法
• 4.5 信息接收模块
• 4.6 机器人任务的实现
• 4.6.1 问题陈述
• 4.6.2 任务实现
• 4.6.3 传感器简介
• 4.7 本章小结
• 第5章 控制系统的调试
• 5.1 试验系统的组成
• 5.2 硬件调试
• 5.3 软件调试
• 5.3.1 代码调试
• 5.3.2 避障及垃圾收集试验
• 5.3.3 语音控制试验
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢
• 详细摘要