基于DSP无线通讯的多功能机器人“灵狐”的研究与实现.doc

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第*届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛
作品申报书
作品名称:基于DSP无线通讯的多功能机器人“灵狐”的研究与实现
学校全称: 西北工业大学
申报者姓名
(集体名称):
类别:
□自然科学类学术论文
□哲学社会科学类社会调查报告和学术论文
■科技发明制作A类
□科技发明制作B类
报送方式:
□省级报送作品
■高校直送作品
目录
第1章绪论 16
引言 16
17
本课题研究内容及意义 18
第2章灵狐机器人系统及其运动模型 19
系统框架 19
灵狐机器人运动建模 20
运动学模型 21
动力学模型 23
第3章灵狐机器人子系统设计 24
DSP驱动控制子系统 24
DSP简介 24
PWM的实现方法 25
驱动结构设计 26
26
27
步进电机控制 28
无线通讯子系统 29
无线通讯子系统作用 29
芯片选型 29
无线通讯子系统硬件接口 30
软件编程 31
通信协议设置 33
通信传输距离的计算 33
超声波子系统 34
超声波测距原理 34
系统硬件接口 34
数据处理 35
结果误差分析 36
无线图像传输子系统 36
GPS辅助导航子系统 38
GPS定位原理 38
产品选型 39
系统硬件接口 40
NMEA-0183通信标准 41
GPGGA语句解析 41
语音识别子系统 42
系统硬件接口图 42
非特定人语音识别程序的编写 43
音乐控制子系统 45
系统设计方案 45
音乐子系统的实现 45
逐球图像处理子系统 46
系统设计方案 46
图像处理子系统的研究与实现 47
47
图像模型的选择――RGB模型 47
空间坐标变换 48
色标设计与识别 50
第4章机器人底层控制算法设计 51
PD控制简介 52
系统实现 52
第5章实现功能及轨迹控制精度误差实验 54
实现功能 54
“灵狐排练”模式 54
基于人的思维的反馈式近地侦察模式 55
基于视觉闭环自治的逐球模式 57
轨迹控制精度分析 59
轨迹精度误差实验的设计和实现 59
误差分析 59
第6章总结 61
概述 61
主要工作和创新点 61
作品适用范围及发展前景 62
研究结论 62
存在问题及工作展望 63
主要作者本科阶段发表论文 63
参考文献. 63
附录1 配合音乐的DSP舞蹈控制程序 66
附录2 机器人性能参数 67
基于DSP无线通讯的多功能机器人“灵狐”的研究与实现
第1章绪论
引言
二十一世纪的钟声宣告了知识经济时代的来临,我国也相应提出“科技兴国”方针,大力发展科技事业。机器人是传统的结构学与近代电子技术相结合的产物,是集计算机科学、控制技术、传感器技术、电机技术、机构学及美学等多学科为一体的高科技产物,它的出现和发展不但使传统的工业生产和科学研究发生根本性的变化,而且将对人类社会生活产生深远的影响。
图1-1 Sony公司
AIBO机器狗
机器人的研究和应用水平,是一个的反映,一个国家如果不拥有一定数量和质量的机器人,就不具备产品国际竞争的工业基础。因此,世界上许多国家,包括中国在内都对机器人的发展予以高度重视。
机器人已发展50年左右了,虽由于涉及的技术太复杂,机器人还没有如人们预期的那样,但得益于相关技术的飞速发展,很多移动机器人即将进入
人们的生活。在进入21世纪以后,已经有超过6家公司发布了家用洗尘机器人,Sony公司的AIBO机器狗(图1-1)更是以超过1万人民币的售价在全世界范围内卖出了上万只[1],这无疑给机器人市场注入了一只强心剂。同时工业用自动引导移动机器人(AGV)也得到了飞速发展,在拥有了视觉和激光扫描传