捡球机器人开题报告.doc

* 学 院毕业设计（论文）开题报告设计（论文）题目： 捡球机器人系统设计及分析 系 别：_机电工程系_专 业：_测控技术与仪器_姓 名：_ _* _指 导 教 师：_AAA_辅 导 教 师：_$%$_2013年3月31日题目类型（打选择）设计（）论文（ ）一、文献综述近年来，关于智能移动机器人的研究得到了越来越多的重视。智能移动机器人具有学习、推理和决策的能力。为了提高智能移动机器人的这些能力，许多最新的智能技术在智能移动机器人中得到了应用，如临场能力”工程、日本同产省的“极限环境下作业的机器人”发展计划、欧洲共同体的“尤里卡”计划，以及感技术、虚拟现实技术、多智能技术、人工神经网络技术、多传感器融合技术等。在我国，1985年已先后在几个学会内设立了机器人专业委员会。中国人工智能学会智能机器人学会也于1993年成立，并成功地举办了四届全国性的学术会议。在机器人的研究领域，智能化、微型化是机器人的未来发展方向，而具有避障功能和自动搬运功能的智能搬运机器人是机器人研究领域的一个研究热点，在民用和军用领域应用前景广阔。智能移动机器人技术是一门综合性很强的高科技，涉及到计算机、自动控制、人工智能、力学等广泛学科领域中的许多前沿技术。自主移动机器人研究已被列入世界各国的高技术发展计划。如美国国防高级研究计划局（DARPA）的“战略生存与生存我国的“863”高科技计划中，都把有害环境如核工厂和战场使用的移动机器人作为重要的研究内容。而以自主移动机器人为对象或应用领域的，基于适应、学习、进化机理，具有高级生命行为特征的自主系统的研究与开发，已成为21世纪初信息科学与生命科学富于挑战性的交叉研究领域之一。智能移动机器人的运动控制系统无疑是整个机器人的中心系统，没有运动系统，机器人就不可能完成各式动作，继而也就不可能完成任务，那么这个机器人也就没什么意义。所以，运动控制系统是机器人的核心系统。智能移动机器人的运动场地，环境都可能是非常的复杂。有在低空执行侦查或作业的，有在深达几千米的海底，有在离地球几亿公里的火星上工作的，有在江海湖泊的，有在微观世界工作的。对各种复杂环境和场地，有许多的学者专家都提出了各种运动控制方案。于金鹏提出基于多DSP的智能机器人运动控制系统的研究，使智能机器人体积更小，处理更快。孙昌安提出应用一种简捷的连杆组合建立了拟人双足步行机的结构模型并对其进行了动态步行稳定性研究。王敏，金波斯科，黄心汉提出了一种基于传感器和模糊规则的智能机器人运动规划方法。该方法运用了基于调和函数分析的人工势能场原理。采用模糊规则可减少推导势能函数所必须的计算，同时给机器人伺服系统发出指令，使它能够自动地寻找通向目标的路径。提出的方法具有简单、快速的特点。王沫楠，孟庆鑫以八足步行机器人为研究对象，提出了基于“动力学补偿”的分布式关节伺服控制系统设计方案，详细介绍了单步行足结构、多关节驱动的控制实现及步行足控制实验系统，并且通过实验验证了控制器的可行性及性能。而对于搬运机器人，也同样有专家学者进行了一些研究。，利用FPGA作为搬运机器人控制系统的检测和控制核心，控制机器人行走和机器人搬运。该控制系统采用有限状态机描述和硬件描述语言设计机器人控制器，具有自动纠偏、寻线准确、高集成度和高可靠性等特点。本课题就是从开发一个小型的智能搬运机器人出发，在机器人传感器系统和执行系统硬件基础上，进行智能搬运机器人移动功能和自主搬运功能的设计与分析，通过软件编程来加以实现。在此基础上，完成相应的基础验证实验。二、设计（论文）主要内容本课题着重于一个小型的智能移动机器人的在其传感器系统和执行系统硬件的基础上，对智能机器人的搬运功能和移动功能的设计与分析。也就是机器人的运动控制技术进行论证以及实现，通过对智能机器人的驱动系统和动力传动装置的设计及配置。在此基础上，对机器人的各个功能进行实验论证。在本课题中，基于超声波超声波传感器以其信息处理简单、速度快和价格低的优点被广泛应用于移动机器人避障、倒车雷达等需要距离测量的场合。故选择超声波传感器。并且机器人要识别颜色，还要选用一个灰度传感器。三、设计（研究）方案本实验的硬件部分：本搬运机器人使用四个直流电动机进行驱动，直流电动机的特点是在一个方向连续旋转或者在相反的方向连续旋转，运动连续且平滑。机器人控制系统以AT89S52芯片作为检测和控制的核心，采用灰度传感器检测路面寻迹线冰识别带颜色的物体，使用超声波传感器检测障碍物，利光电码盘测距，用光电传感器或者微动开关检测、判断机器手是否到位，应用PWM 技术动态控制电动机的转动方向和转速。本机器人控制系统利用有限状态机描述和硬件描述语言设计机器人控制器，实现机器人行走、转弯、绕障、停止以及装放物品的精确控制。本实验的软件部分：本人利用C语言来对机器人控制，机器人根据输入的各种检测信息，按照为机器人设置的要求，自动地进行信息处理、分析计算，作出相应的控制决策或判断，并通过输出通道发出控制指令，控制各电机进行工作，包括控制机器人实现各种动作，包括启动，加速，减速。并且要设置电机的负载状态和空载状态。通过以上硬件系统的搭建和软件的编译执行，就可以顺利的对智能机器人进行移动和自主搬运功能论证和实现.其硬件框图如下：环境超声波传感器AT89S52芯片信息处理并定位运动控制智能机器人灰度检测信息输出四、工作进度安排第一阶段（第34周） 查阅、收集相关资料，写出开题报告第二阶段（第57周） 方案论证、设计第三阶段（第811周） 硬件系统设计第四阶段（第1215周）系统软件设计第五阶段（第1517周）评阅及答辩五、主要参考文献1 陶霖密,徐光祐.机器视觉中的颜色问题及应用J.科学通报.2001(03)2 李晓荃. 单片机原理与应用M.北京:电子工业出版社，2000.3 陈永芳,陈辉堂,蒋平.移动机器人全局最优规划的研究J.同济大学学报(自然科学版).1999(04)4 张明路,彭商贤.一种基于多组传感器信息移动机器人的避障方法J.自动化学报.1998(05).5 谢自美. 电子线路设计.实验.测试（第二版）M.武汉：华中科技大学出版社，2000.6 黄晶,赵臣基于快速彩色空间变换的足球机器人目标搜索J.哈尔滨工业大学学报.2003(09) 7 张勇. PROTEL 99SE 电路设计技术入门与应用（第一版）.北京:电子工业出版社，2002.8 樊昌信. 通信原理（第五版）M.北京：国防工业出版社，2001.9Richard c.Dorf.modern control systermM.BEIJING:Scinence Publishing House.2002.10R.A.Hicks,R.Bajcsy.Reflective surfaces as computational sensors.Image and Vision Computing . 200111 Enrique Coiras,Javier Santamaria Hexadecagonal region growing. Pattern Recognition 199812 王胜正,施朝健.基于两种色彩空间的颜色选择方法J.计算机应用与软件.2004(02)13 唐亮,谢维信,城市彩色航空影像中的阴影检测J.中国体视学与图像分析.2003(03)14赵臣,尚旭辉,微型足球机器人底层控制系统研究J.哈尔滨工业大学学报.2003(09)15 Jarkko T Oikarinen,Las