履带式移动机器人控制系统设计

履带式移动机器人控制系统设计,班级学号： 学生姓名： 指导老师：,履带式移动机器人控制系统设计 黄海亮,主要任务及成果： 履带式轮式移动机器人，是一种集环境感知、决策规划、自动行驶等功能于一体的综合智能系统，智能车集中地运用了自动控制、模式识别、传感器技术、汽车电子、电气、计算机、机械等多个学科的知识。 本课题所设计的机器人可以在白色的场地上，通过传感器识别路径，控制机器人的转向角和车速，自动地沿着一条任意给定的黑色带状引导线行驶。,系统的总体设计,系统的硬件设计,系统的软件设计,总结,系统的调试与分析,1,2,3,4,5,系统的总体设计,本论文最终设计出的履带式移动机器人系统，在图像信息采集方面采用的传感器是线性CCD TSL1401，用来识别白色场地上的黑色引导线，并通过识别出的黑色引导线的位置和履带式移动机器人自身的中间线的比较，来判断其偏离黑色引导线的偏差，然后对这个偏差进行处理，使用模糊PID的控制方法来得出两边电机所需要的PWM波输出值来控制两边履带的转速，实现所需要沿黑色引导线运动的转速差，最终实现履带式移动机器人可以按照规定的路径前进拐弯等。,系统的总体设计,总体框图,系统的硬件设计,总体硬件方案图,系统的硬件设计,电源模块： 5V稳压芯片选用LM2940，该芯片具有纹波小，电路简单; 3.3V稳压芯片选用AMS1117-3.3，该芯片为低压差电压调节器系列芯片，电路设计简单，供电稳定，电源的利用率高。,系统的硬件设计,单片机最小系统：,系统的硬件设计,线性CCD TSL1401模块：,线性CCD传感器TSL1401具有128个线性排列的光电二极管，每个二极管都有自己的积分电路，每个像素所采集的图像灰度值与它所感知的光强和积分时间成正比，最终将采集的电压传送至单片机的AD端口进行处理。参照芯片数据手册，线性CCD传感器驱动程序比较简单，只需要MCU控制CLK及SI两个引脚按照特定的时序发出方波信号，AO引脚就会依次输出 128 个像素点的模拟信号，经过MCU的AD采集我们就可以得到图像信息。,系统的硬件设计,H全桥驱动的基本原理：,系统的硬件设计,BTN7971所搭建的H桥驱动电路：,系统的硬件设计,PCB制作：,系统的软件设计,软件总体设计：,系统的软件设计,人机交互模块：,系统的调试与分析,总结,本设计通过总体设计、硬件电路设计以及软件设计，使其可以按照预定的要求，利用飞思卡尔公司的32位MKL26Z256VLL4微处理器完成了履带式移动机器人的控制系统的设计。该履带式移动机器人证实了本文的硬件方案以及软件设计都是合理的，具有一定的显示意义。 经过多次实践验证，当前整个控制系统可以按照要求在白色场地上沿着黑色引导线完成智能循迹功能：通过线性CCD进行图像采集，滤波，黑色引导线的提取等一系列的图像处理得到偏差经过模糊PID的运算最终来控制两边130电机的PWM波的输出来完成履带式移动机器人的移动控制。,成果视频展示：,后期反思和扩展,（1）对于履带式移动机器人的整体机械结构的设计，可以考虑到机器人的配重问题，保证整体的配重基本在机器人底盘的中心，这样可以保证机器人运行的稳定性；其次对于履带，根据设计要求本文采用的是单节履带，但可以扩展为多节履带或者复合履带使其的适应范围。 （2）对于履带式移动机器人的控制方式，现在是完全自主控制，开机参数调整完成确认后就可以按照设定的程序自主运行。但是在此基础上可以加上2.4G无线通信模块NRF2401，使其可以变成可自主控制和人为控制相互切换的控制方式。 （3）对于履带式移动机器人的图像识别，现在是使用线性CCD识别的，可以选择扩展为摄像头来识别图像，这样可以为后期添加更多的功能做准备。,Thanks!,