小型足球機(jī)器人底層運(yùn)動(dòng)控制子系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、RoboCup小型足球機(jī)器人系統(tǒng)是運(yùn)動(dòng)足球與人工智能領(lǐng)域多智能系統(tǒng)相結(jié)合的產(chǎn)物，它融合了機(jī)器人學(xué)、智能控制、圖像處理、無線通信以及機(jī)械設(shè)計(jì)等多個(gè)學(xué)科，間接反映了一個(gè)國家在這些領(lǐng)域的實(shí)力。整個(gè)RoboCup小型足球機(jī)器人系統(tǒng)包括通信子系統(tǒng)、視覺子系統(tǒng)、決策子系統(tǒng)以及本體子系統(tǒng)，本文是以足球機(jī)器人本體子系統(tǒng)中的底層運(yùn)動(dòng)控制作為研究方向。由于之前的運(yùn)動(dòng)控制多以單片機(jī)、DSP控制為主，單片機(jī)的控制速度以及精度不能很好的滿足高速運(yùn)動(dòng)下的機(jī)器人，而

2、使用DSP控制，速度雖然很快，但是需要的外圍硬件電路較多，因此，需要有更好的控制算法以及平臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)動(dòng)的控制。由于空間有限，要求機(jī)器人的尺寸很小，外圍的電路越少越能夠減少占用空間。因此，速度快、精度高、集成度高的控制器是發(fā)展的趨勢。
　　本文以FPGA作為控制器，以Altium Designer軟件設(shè)計(jì)外圍硬件電路，以Altera公司的QuartusⅡ開發(fā)環(huán)境編寫Verilog HDL，實(shí)現(xiàn)模糊PID控制算法以及對(duì)機(jī)器人實(shí)時(shí)速度的

3、檢測。
　　本文研究主要內(nèi)容有:(1)通過對(duì)四輪足球機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)模型的分析，在Matlab軟件上仿真?zhèn)鹘y(tǒng)PID與模糊PID算法，得出模糊PID控制算法的優(yōu)越性;(2)設(shè)計(jì)外圍硬件電路，包括:電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、升壓電路、擊球電路等，通過萬用表、函數(shù)發(fā)生器以及示波器調(diào)試，實(shí)現(xiàn)各個(gè)電路模塊的功能;(3)用FPGA實(shí)現(xiàn)模糊PID算法，具體包括的模塊有偏差模塊，模糊化模塊、解模糊化模塊以及PID模塊，通過對(duì)每個(gè)模塊用Verilog HDL或軟件