基于图形化设计的教育机器人开发平台

论文摘要

机器人技术综合了多学科发展的成果,涉及机械、电子、传感器、自动化、计算机、信息处理等多门学科。随着机器人教育的深入,机器人作为一种学习载体逐渐被人们所广为利用。如何合理设计教育机器人开发平台,为普及机器人教育提供一种功能完备、价格低廉、技术流行、能满足教学和开发双重需求的开发平台正是本课题研究和解决的重点。本文首先阐述了课题的研究背景以及国内外发展现状;紧接着给出了总体设计方案,包括硬件方案和软件方案;然后,给出了硬件详细设计,包括主控板设计和外围套件接口设计;然后是软件详细设计,包括MCU方软件设计和PC方软件设计;最后,进行了总结和展望。课题以兼顾教学与应用为出发点,自主研发了基于图形化设计的教育机器人开发平台SD-HCS12-Robot。该平台结合了当前机器人教学的普遍要求,对硬件平台的主控板和外围套件进行分离设计,提高了平台的开放性和扩展性;针对初级用户程序编码基础薄弱的特点,提供了基于图形化设计的开发界面,有利于程序设计思想的培养;多用户程序在线编程的实现,则大大提高了机器人的适应性和系统的可维护性。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 机器人产业的发展
• 1.1.2 素质教育的深入
• 1.1.3 机器人教育的发展
• 1.2 教育机器人开发平台的国内外现状
• 1.2.1 教育机器人开发平台的国外现状
• 1.2.2 教育机器人开发平台的国内现状
• 1.3 目前同类产品局限性以及课题研究的意义
• 1.4 毕业设计工作及论文结构
• 1.4.1 毕业设计工作
• 1.4.2 论文结构
• 第二章 总体设计方案
• 2.1 相关技术探讨
• 2.1.1 机器人实时性
• 2.1.2 传感器集成和融合技术
• 2.1.3 定位、导航技术
• 2.2 课题现有基础
• 2.3 基本设计思路
• 2.3.1 硬件平台
• 2.3.2 软件平台
• 2.4 本章小结
• 第三章 硬件设计
• 3.1 硬件选型
• 3.2 硬件平台总体框架
• 3.3 硬件平台详细设计
• 3.3.1 主控板电路设计
• 3.3.2 主控板最小系统设计
• 3.3.3 外围套件接口电路设计
• 3.4 硬件主控板调试心得
• 3.5 本章小结
• 第四章 MCU 方软件设计
• 4.1 总体概述
• 4.2 FLASH 存储空间划分
• 4.2.1 DG128 的存储映象
• 4.2.2 DG128 的空间划分
• 4.3 监控程序设计
• 4.3.1 功能模块组织
• 4.3.2 向量重定位技术
• 4.3.3 监控程序主要流程
• 4.3.4 用户程序下载流程
• 4.4 底层驱动模块设计
• 4.5 本章小结
• 第五章 PC 方软件设计
• 5.1 总体框架与功能概述
• 5.2 图形化设计界面
• 5.2.1 图标对象划分
• 5.2.2 对象、变量及数组动态链表的定义
• 5.2.3 图标对象类库设计
• 5.2.4 属性类设计
• 5.2.5 相关数据库设计
• 5.2.6 图标对象相关操作的实现
• 5.2.7 平台自动生成技术的实现
• 5.2.8 自定义图标元素以及组合图标元素库
• 5.3 C 语言界面
• 5.4 编译
• 5.4.1 编译过程
• 5.4.2 Makefile 文件编写
• 5.4.3 Link 脚本文件编写
• 5.5 机器码下载
• 5.6 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 附录 A 硬件主控板最小系统原理图
• 附录 B 硬件主控板外围套件接口原理图Ⅰ
• 附录 C 硬件主控板外围套件接口原理图Ⅱ
• 附录 D MC9S12DG128 存储器映像图
• 附录 E 主控板和机械躯干套件实物图
• 攻读学位期间公开发表的论文及参与的鉴定项目
• 致谢
• 详细摘要