基于语音控制的移动机器人控制系统设计与实现

摘要

目前,在多学科融合的趋势下,很多新兴的研究领域被科研工作者们不断开拓,许多研究所和高校实验室也创造了不少吸引大众的发明或产品,特别是如今大家对机器人的研究更是五花八门,品类纷呈。在许多科技博览会、展示会场合,一些功能各异、形象千奇百怪的机器人也呈现在了人们的眼前,使大家感受到机器人这样的高科技含量的产物离自己生活不再遥远。
　　本课题涉及到的知识较为广泛,主要是完成了一个基于语音控制的移动机器人的平台搭建,利用嵌入式Linux系统开发上位主控板的程序应用环境,通过内核裁剪实现视频监控方案,开发了智能避障等功能。利用STM32系列芯片组的优良电路特性和丰富的中断定时器来设计下位扩展板,构建了一个差动轮式移动机器人平台,并在上面添加各类功能模块。除了能利用一些如超声、红外和碰撞等传感器进行自动躲避移动过程中遇到的障碍,还依托STC单片机的LD3320语音模块,使机器人可以接收一定的语音信息,并根据用户的需要实现简单的动作和反应,最后还能通过网络摄像头在PC端获取机器人的视野图像。除此而外,在机器人的硬件设计上提供了丰富的扩展接口以便将来进一步的开发,满足未来增减设备的需求。最后对超声智能检测的算法进行了一定程度的研究。

目录

摘 要

Abstract

目 录

第1章 绪 论

1.1 课题背景及研究的目的和意义

1.2国内外移动机器人的发展现状及分析

1.3嵌入式系统技术发展及分析

1.4主要研究内容

第2章 机器人系统数据传输协议设计

2.1机器人系统结构

2.2机器人控制系统结构设计

2.3各模块接口数据传输协议设计

2.3.1数据传输协议指令包制定

2.3.2设备指令

2.4 本章小结

第3章 移动机器人控制系统硬件设计

3.1上位主控板

3.1.1 GM8180芯片简介

3.1.2主控板功能需求和电路结构

3.2下位扩展板

3.2.1 STM32F103芯片简介

3.2.2接口与功能需求

3.2.3扩展板电路设计

3.3语音模块

3.3.1 STC10L08XE单片机和LD3320语音芯片介绍

3.3.2语音模块电路结构

3.4本章小结

第4章 移动机器人控制系统软件设计

4.1上位主控板程序设计

4.1.1 arm-linux-2.6.14嵌入式操作系统介绍

4.1.2嵌入式linux开发环境搭建

4.1.3 linux系统串口编程

4.1.3.1串口通信程序设计流程

4.1.3.2串口通信操作流程

4.1.4主控板控制程序设计

4.1.5视频监控方案设计

4.2下位扩展板程序设计

4.2.1 stm32软件开发环境搭建

4.2.2 stm32函数库说明及功能设计

4.2.3接口程序设计

4.2.4各设备数据处理流程

4.3.1 LD3320语音识别原理

4.3.2接口程序设计

4.3.3语音识别程序处理流程

4.4本章小结

第5章 机器人运动学原理及超声定位算法

5.1机器人运动学原理

5.1.1 直线运动

5.1.2 旋转运动

5.1.3 圆弧运动

5.2智能避障研究

5.2.1智能检测方案设计

5.2.2基于三角测量的融合方法（TBF）的超声检测设计

5.3本章小结

结 论

参考文献

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致 谢