足球机器人运动控制系统的研究与完善

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机器人足球比赛是近年来人工智能与智能机器人研究领域中一个十分令人注目的热点,它为许多理论,包括人工智能、机器视觉、运动控制等提供了一个理想的实验平台。足球机器人系统可以分为视觉子系统,决策子系统,无线通讯子系统和机器人小车子系统四个部分。其中机器人小车子系统是整个系统的执行机构,是决策系统的决策执行者,无线通讯子系统则实现了决策系统与机器人小车子系统的通讯。机器人小车子系统和无线通讯子系统在整个系统中起着关键的作用。本文在总结原有系统基础上针对小车子系统和无线通讯子系统在硬件和软件方面做了进一步完善和改进。 本文介绍了足球机器人的历史,对集控式足球机器人的四个子系统的结构和工作原理进行了介绍,并着重论述了NEWNEUⅣ足球机器人小车子系统、无线通讯子系统的软硬件设计以及对系统的改进。针对小车子系统,阐述了控制系统的硬件和软件设计原理,改进了机器人电路结构,并设计了决策下放、FLASH读写、点球任务等子程序,完善了系统功能。对无线通讯子系统,分别阐述了基于BIM模块的无线通讯子系统和基于nRF2401无线通讯子系统的软硬件设计,对两种方案的优缺点进行了比较分析,得出nRF2401模块比BIM模块更适合应用于足球机器人无线通讯子系统的结论,并对通讯协议进行了改进。对如何提高运动控制系统性能,分析了直流电机的静态和动态模型,论述了双闭环控制系统的特性,设计了电流环的控制环节。实验证明,该电路可以较好的对电流信号进行放大,为双闭环控制系统的开发奠定了基础。 最后做了总结,指出了工作的成果和需要改进完善之处,并对今后的工作进行了展望。
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