竞赛用寻宝机器人控制系统的研究与设计
| 摘要 | 第4-5页 |
| Abstract | 第5-6页 |
| 第一章 绪论 | 第11-21页 |
| 1.1 课题来源 | 第11-12页 |
| 1.2 研究背景及意义 | 第12-14页 |
| 1.2.1 研究背景 | 第12-13页 |
| 1.2.2 研究意义 | 第13-14页 |
| 1.3 国内外研究现状 | 第14-17页 |
| 1.3.1 国内研究现状 | 第14-15页 |
| 1.3.2 国外研究现状 | 第15-17页 |
| 1.4 寻宝机器人的关键技术 | 第17-19页 |
| 1.4.1 多传感器的融合 | 第17-18页 |
| 1.4.2 图像识别技术 | 第18-19页 |
| 1.4.3 PID控制算法 | 第19页 |
| 1.5 课题技术路线及研究内容 | 第19-21页 |
| 第二章 寻宝机器人控制系统总体方案设计 | 第21-27页 |
| 2.1 控制系统硬件选择 | 第21-23页 |
| 2.1.1 整体尺寸的确定 | 第21-22页 |
| 2.1.2 驱动电机的选择 | 第22页 |
| 2.1.3 转向舵机的选择 | 第22-23页 |
| 2.2 控制系统的总体设计 | 第23-26页 |
| 2.2.1 控制系统的硬件设计 | 第24页 |
| 2.2.2 控制系统的软件设计 | 第24-25页 |
| 2.2.3 控制系统设计流程 | 第25-26页 |
| 2.3 本章小结 | 第26-27页 |
| 第三章 寻宝机器人机械结构的设计与调整 | 第27-36页 |
| 3.1. 底盘的设计 | 第27页 |
| 3.2 前轮定位参数的调整 | 第27-30页 |
| 3.2.1 前轮外倾角的调整 | 第28页 |
| 3.2.2 主销后倾角的调整 | 第28-29页 |
| 3.2.3 主销内倾角的调整 | 第29页 |
| 3.2.4 前轮前束的调整 | 第29-30页 |
| 3.3 前瞻距离及重心位置的调整 | 第30-31页 |
| 3.3.1 前瞻距离的计算 | 第30页 |
| 3.3.2 重心位置的调整 | 第30-31页 |
| 3.4 传感器安装方式 | 第31-34页 |
| 3.4.1 灰度传感器的安装方式 | 第32页 |
| 3.4.2 接近开关挡板的设计 | 第32-33页 |
| 3.4.3 线性CCD摄像头的安装方式 | 第33页 |
| 3.4.4 色标及激光传感器安装方式 | 第33-34页 |
| 3.5. 其他机械结构的设计 | 第34-35页 |
| 3.6 本章小结 | 第35-36页 |
| 第四章 寻宝机器人控制系统硬件电路设计 | 第36-50页 |
| 4.1 硬件电路的总体方案 | 第36-37页 |
| 4.2 主控板硬件电路设计 | 第37-42页 |
| 4.2.1 单片机模块电路 | 第37-38页 |
| 4.2.2 电源稳压模块电路 | 第38-39页 |
| 4.2.3 舵机控制模块电路 | 第39-41页 |
| 4.2.4 信号锁存模块电路 | 第41-42页 |
| 4.3 驱动板硬件电路设计 | 第42-44页 |
| 4.3.1 电机驱动模块电路 | 第42页 |
| 4.3.2 电源稳压模块电路 | 第42-43页 |
| 4.3.3 信号分频模块电路 | 第43-44页 |
| 4.4 巡线板硬件电路设计 | 第44-45页 |
| 4.4.1 电源模块电路 | 第44页 |
| 4.4.2 电压比较模块电路 | 第44-45页 |
| 4.4.3 光敏信号模块电路 | 第45页 |
| 4.5 各传感器的控制电路设计 | 第45-49页 |
| 4.5.1 激光传感器的控制电路 | 第45-47页 |
| 4.5.2 线性CCD的内部控制电路 | 第47-48页 |
| 4.5.3 灰度传感器的控制电路 | 第48-49页 |
| 4.6 本章小结 | 第49-50页 |
| 第五章 赛道信息与数字图像的提取与处理 | 第50-60页 |
| 5.1 赛道信息的提取策略 | 第50-53页 |
| 5.1.1 赛道信息的提取对象 | 第50-51页 |
| 5.1.2 基于赛道信息提取的数据融合结构模型 | 第51-53页 |
| 5.2 赛道引导线提取算法 | 第53-55页 |
| 5.2.1 引导线提取方法分类 | 第53-54页 |
| 5.2.2 基于Sobel算子的边缘提取算法 | 第54-55页 |
| 5.3 数字识别模块的设计 | 第55-59页 |
| 5.3.1 摄像头的选择及作用 | 第56-57页 |
| 5.3.2 数字图像的二值化处理 | 第57页 |
| 5.3.3 基于字符轮廓的数字图像识别算法 | 第57-59页 |
| 5.4 本章小结 | 第59-60页 |
| 第六章 寻宝机器人控制算法的研究与测试 | 第60-77页 |
| 6.1 寻宝机器人数学模型的建立 | 第60-64页 |
| 6.1.1 寻宝机器人运动学模型的建立 | 第60-61页 |
| 6.1.2 寻宝机器人动力学模型的建立 | 第61-64页 |
| 6.2 基于PID控制的寻宝机器人控制策略 | 第64-71页 |
| 6.2.1 PID控制的基本原理 | 第64-68页 |
| 6.2.2 PID控制器的参数整定 | 第68-69页 |
| 6.2.3 转向舵机的PD控制 | 第69-70页 |
| 6.2.4 增量式PID控制器的设计 | 第70-71页 |
| 6.3 MATLAB仿真结果分析与实验测试 | 第71-75页 |
| 6.3.1 传递函数的确立 | 第71-72页 |
| 6.3.2 k_p、k_i及k_d的选取 | 第72-75页 |
| 6.3.3 实验测试 | 第75页 |
| 6.4 本章小结 | 第75-77页 |
| 第七章 结论与展望 | 第77-79页 |
| 7.1 工作总结与结论 | 第77页 |
| 7.2 展望 | 第77-79页 |
| 参考文献 | 第79-82页 |
| 附录A控制系统总电路图 | 第82-85页 |
| 附录B部分初始化源程序 | 第85-92页 |
| 致谢 | 第92-93页 |
| 攻读学位期间的研究成果 | 第93-94页 |
