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《中南大学》 2002年
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基于DSP的足球机器人设计与开发

胡广  
【摘要】: 足球机器人涉及机器人学、人工智能、计算机技术、电机控制、数字通讯、图像处理、机构学、人工生命等多个领域,为研究多智能体系统、人工智能等理论提供一个很好的试验平台。在国际上,它引起了越来越多的学者的关注。 机器人足球系统由机器人子系统、视觉子系统、决策子系统和通信子系统四个部分组成。我们的足球机器人系统是基于视觉的,视觉系统通过CCD摄像头和图像采集卡对场上的情景进行实时采集和处理,决策系统接收来自视觉系统的图像辨识结果(包括本队和对方机器人的位姿及球的位置)作出决策,通过通讯系统发出命令控制小车完成一系列动作,如带球、射门等。视觉系统的图像处理和决策系统在一台主机上完成;机器人接收来自主机的左右轮速度控制命令,能够完成左右电机的速度闭环控制。 本论文系统的研究了足球机器人小车的硬件和软件设计与开发。论文首先介绍了整个机器人足球系统的组成和总体结构;然后详细的论述了基于DSP的足球机器人小车控制器的硬件设计方案,对小车的微控制器、电机和电机驱动、速度检测、通讯单元和电源五个部分进行了全面的描述。在对国内外足球机器人小车开发现状的广泛调研基础上,提出了一种基于DSP和复杂可编程逻辑器件(CPLD)的硬件基本框架,CPLD器件完成两路正交脉冲的鉴相、四倍频和计数的方案。这样将DSP的CPU主要用于电机的速度控制,以便于实现高级复杂的控制算法,充分发挥DSP的作用。实验证明,这种结构可以大大提高机器人小车的控制精度、灵活性和鲁棒性;软件部分讲述了DSP和CPLD的程序结构,小车通信协议和小车的控制算法。最后,结合当前新技术的发展和足球机器人系统的特点,提出采用基于USB总线的通信子系统、用硬件来实现视觉子系统、基于RTOS的机器人系统等等几点技术改进方案。 我们自行开发出了足球机器人小车,多次实验和比赛证明这种设计是非常成功的。
【学位授予单位】:中南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2002
【分类号】:TP242.6

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