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基于ARM的智能象棋机器人控制系统的硬件设计

常永超  
【摘要】:智能象棋机器人是娱乐机器人的一种,集成了图像处理与模式识别、人工智能、机器人和智能控制等技术。它主要由三个模块组成:基于ARM的控制、管理模块、基于DSP的图像采集、处理模块和运动控制模块。基于DSP的图像采集、处理模块使用CCD摄像机采集象棋棋盘、棋子以及周围环境的图像信息,经过一系列图像处理和模式识别,将处理结果(如移动棋子的3D坐标)通过HPI接口反馈到ARM控制和管理模块,ARM控制模块调用棋步生成算法,产生合理的棋步,具体为所要移动棋子的坐标及将要移到的目标位置的坐标,将这些信息通过USB接口传递给运动控制模块;基于DSP的运动控制模块根据获取的原始坐标和移动的目标坐标信息,调用相关的运动规划算法,产生一系列运动控制指令,控制机器人手臂进行运动,完成棋子的抓取、移动和放置等动作。本文的主要研究任务是设计基于ARM的控制和管理模块的硬件电路、开发出实用的电路板,并通过实验验证其可靠性。 本论文在对智能象棋机器人控制系统进行功能分析和需求分析的基础上,开发了基于ARM的象棋机器人控制和管理模块的硬件电路。该电路由核心板和扩展板两部分组成。其中核心板以32位ARM处理器S3C2410A (ARM920T核)为主要芯片,包括了电源电路、复位电路、系统时钟电路、存储器(SDRAM、NOR Flash、NAND Flash)电路等电路模块。扩展板包括:JTAG接口、LCD及触摸屏驱动接口电路、USB HOST/Device接口、RS232接口、键盘鼠标接口、以太网接口、HPI接口等电路模块。基于ARM的象棋机器人控制和管理模块通过HPI和USB接口与下位机(基于DSP的图像采集、处理模块和运动控制模块)进行通信,达到代替PC机作为上位机的目的。论文详细介绍了核心板和扩展板的各模块电路的设计过程,并通过实验对主要模块进行了调试验证。最后提出了ARM控制系统的改进方案。


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