自主巡逻机器人行进避障及火灾预警研究
| 摘要 | 第3-4页 |
| Abstract | 第4页 |
| 第一章 绪论 | 第9-13页 |
| 1.1 课题研究背景及意义 | 第9-10页 |
| 1.2 国内外研究现状 | 第10-11页 |
| 1.2.1 国外研究现状 | 第10页 |
| 1.2.2 国内研究现状 | 第10-11页 |
| 1.3 课题主要研究内容及结构 | 第11-13页 |
| 第二章 巡逻机器人系统总体设计 | 第13-21页 |
| 2.1 巡逻机器人系统结构及工作流程 | 第13-14页 |
| 2.2 巡逻机器人运动学模型 | 第14-16页 |
| 2.3 系统硬件构成 | 第16-20页 |
| 2.3.1 FPGA芯片选型 | 第16页 |
| 2.3.2 摄像头模块 | 第16页 |
| 2.3.3 超声波传感器 | 第16-17页 |
| 2.3.4 温度传感器 | 第17-18页 |
| 2.3.5 烟雾传感器 | 第18页 |
| 2.3.6 湿度传感器 | 第18页 |
| 2.3.7 电机驱动器 | 第18-20页 |
| 2.3.8 步进电机 | 第20页 |
| 2.4 软件开发环境 | 第20-21页 |
| 第三章 巡逻机器人自主行进避障设计 | 第21-37页 |
| 3.1 超声波探测障碍物 | 第21页 |
| 3.2 选取图像色彩空间 | 第21-23页 |
| 3.2.1 RGB色彩空间 | 第21-22页 |
| 3.2.2 YCbCr色彩空间 | 第22-23页 |
| 3.3 边缘检测算法 | 第23-25页 |
| 3.3.1 边缘检测算法选择 | 第23-24页 |
| 3.3.2 Sobel边缘检测 | 第24-25页 |
| 3.4 Hough直线检测算法 | 第25-30页 |
| 3.4.1 Hough检测原理 | 第25-26页 |
| 3.4.2 CORDIC算法 | 第26-27页 |
| 3.4.3 Hough算法仿真 | 第27-30页 |
| 3.5 单目视觉测距 | 第30-32页 |
| 3.6 模糊避障控制 | 第32-35页 |
| 3.6.1 模糊算法 | 第32-33页 |
| 3.6.2 避障模糊控制 | 第33-35页 |
| 3.7 电机PWM波设计 | 第35-37页 |
| 第四章 巡逻机器人火灾预警设计 | 第37-42页 |
| 4.1 火灾预警方法 | 第37页 |
| 4.2 环境参数预警策略设计 | 第37-38页 |
| 4.3 联动控制 | 第38-39页 |
| 4.4 火灾图像识别 | 第39-42页 |
| 4.4.1 火焰图像识别 | 第40-41页 |
| 4.4.2 烟雾图像识别 | 第41-42页 |
| 第五章 巡逻机器人避障及预警FPGA设计 | 第42-67页 |
| 5.1 FPGA设计要求及开发流程 | 第42-44页 |
| 5.1.1 设计要求 | 第42页 |
| 5.1.2 开发流程 | 第42-44页 |
| 5.2 超声波传感器探测 | 第44-45页 |
| 5.3 摄像头模块 | 第45-46页 |
| 5.4 SDRAM存储模块 | 第46-48页 |
| 5.5 Sobel算法FPGA实现 | 第48-51页 |
| 5.5.1 算法流程 | 第49页 |
| 5.5.2 行缓存器设计 | 第49-50页 |
| 5.5.3 梯度计算 | 第50页 |
| 5.5.4 边缘检测结果 | 第50-51页 |
| 5.6 图像显示模块 | 第51-52页 |
| 5.7 Hough算法FPGA实现 | 第52-61页 |
| 5.7.1 CORDIC算法FPGA实现 | 第52-56页 |
| 5.7.2 流水线结构 | 第56-57页 |
| 5.7.3 投票存储单元 | 第57-60页 |
| 5.7.4 投票操作 | 第60-61页 |
| 5.8 视觉测距模块 | 第61页 |
| 5.9 模糊避障模块的FPGA设计 | 第61-63页 |
| 5.10 火灾预警模块 | 第63-66页 |
| 5.10.1 DS18B20模块 | 第63-65页 |
| 5.10.2 MQ-2 模块 | 第65页 |
| 5.10.3 DHT11模块 | 第65-66页 |
| 5.11 步进电机PWM模块 | 第66-67页 |
| 第六章 实验结果与分析 | 第67-72页 |
| 6.1 实验场景 | 第67页 |
| 6.2 实验参数 | 第67-68页 |
| 6.3 巡逻机器人行进避障实验 | 第68-69页 |
| 6.4 巡逻机器人火灾预警实验 | 第69-71页 |
| 6.4.1 环境参数预警 | 第69-70页 |
| 6.4.2 图像识别仿真 | 第70-71页 |
| 6.5 实验结果分析 | 第71-72页 |
| 总结与展望 | 第72-74页 |
| 参考文献 | 第74-78页 |
| 致谢 | 第78页 |
