基于NiosⅡ的中型足球機(jī)器人底層控制系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、機(jī)器人足球比賽是近年來(lái)在國(guó)際上興起的一項(xiàng)高科技競(jìng)賽活動(dòng)，它是當(dāng)前機(jī)器人領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)，同時(shí)也為相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)的理論研究提供了一個(gè)良好的實(shí)驗(yàn)和測(cè)試平臺(tái)。本文以RoboCup中型組足球機(jī)器人比賽為應(yīng)用背景，研究和設(shè)計(jì)了符合RoboCup比賽規(guī)則的中型足球機(jī)器人底層控制系統(tǒng)。研究?jī)?nèi)容包括中型足球機(jī)器人系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)、底層控制系統(tǒng)硬件電路實(shí)現(xiàn)、底層控制系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)以及在此基礎(chǔ)上對(duì)電機(jī)控制算法和里程計(jì)輔助定位等問(wèn)題的研究。該系統(tǒng)從方案制定、芯片選型

2、到電路設(shè)計(jì)、程序調(diào)試均由本人自主研發(fā)。 本文提出了以NiosII為核心處理器，在FPGA上構(gòu)建SOPC系統(tǒng)，為中型足球機(jī)器人的底層控制承載各種算法，智能驅(qū)動(dòng)等提供了良好的設(shè)計(jì)平臺(tái)。避免了以往采用DSP為核心的底層控制系統(tǒng)所存在的占用接口資源較多，所需周邊元器件多，升級(jí)改動(dòng)需重新布板等問(wèn)題。 針對(duì)PID算法在電機(jī)控制中出現(xiàn)的問(wèn)題，本文提出了積分分離和不完全微分的PID控制算法改進(jìn)，并在NiosII軟核處理器中得以實(shí)現(xiàn)。為電

3、機(jī)控制的快速性和穩(wěn)定性提供了保證，進(jìn)一步提高了中型足球機(jī)器人的動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能。 研究了從動(dòng)式全向輪的里程計(jì)用于機(jī)器人輔助定位，對(duì)攝像機(jī)輸出定位一致性差的現(xiàn)象起到互補(bǔ)作用。提出了基于權(quán)系數(shù)的多傳感器信息融合的方法，研究攝像機(jī)、里程計(jì)和數(shù)字羅盤多信息融合在機(jī)器人定位中的應(yīng)用。通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明算法對(duì)修正機(jī)器人定位誤差有一定效果。 綜合以上研究成果，對(duì)中型足球機(jī)器人平臺(tái)做運(yùn)動(dòng)直線度測(cè)試，實(shí)驗(yàn)證明該平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)性能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。該平臺(tái)在中