轮式自主足球机器人伺服控制及驱动系统研究与开发

摘要

足球机器人作为人工智能和机器人技术基础研究的载体，很快得到各国学者的积极响应。足球机器人是人工智能与机器人领域极富挑战性的高技术密集项目，同时又是人工智能技术的一个理想突破点。机器人踢足球，看似游戏，其实展示了一个国家信息和自动化技术的综合实力。 设计良好的自主式足球机器人平台不仅可用在面向足球机器人比赛方面的研究，还可以用于其它多种研究，如实时计算机视觉、日常应用中的多机器人协调等。 自主式足球机器人的硬件体系结构由六部分组成，即嵌入式计算机、视觉系统、超声波定位避障系统、无线通信系统、运动系统和电源系统。其中运动系统是整个系统的执行单元，在整个系统中起着关键的作用。 本文主要研究与开发轮式自主足球机器人的伺服控制系统和伺服驱动系统。 全文包括以下内容：第一，介绍了足球机器人的现状与未来发展。第二，介绍了轮式自主足球机器人机械系统。第三，分析了轮式自主足球机器人的伺服控制系统的功能要求，制定了总体设计方案，并详细阐述了伺服控制系统的硬件设计和软件设计过程。第四，分析了轮式自主足球机器人的伺服驱动系统的功能要求，并详细阐述了伺服控制系统的硬件设计过程。 最后，对本文的工作做了总结，指出了工作的成果及意义，并对今后的进一步工作进行了展望。

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第一章绪论

1.1足球机器人研究现状

1.1.1足球机器人简介

1.1.2足球机器人的由来及其现状

1.1.3足球机器人的未来

1.2轮式自主足球机器人研究意义

1.3轮式自主足球机器人研究现状

1.4本文的轮式自主足球机器人系统概述

第二章轮式自主足球机器人机械系统设计

2.1轮式自主足球机器人的车体结构

2.2轮式自主足球机器人的持球机构

2.3轮式自主足球机器人的弹射机构

2.4轮式自主足球机器人行走机构

第三章轮式自主足球机器人伺服控制系统设计

3.1伺服控制系统结构

3.2伺服控制系统硬件设计

3.2.1 CPU单元

3.2.2振荡器

3.2.3复位电路

3.2.4轮速反馈单元

3.2.5开关量输入/输出电路

3.2.6串行通信接口电路

3.2.7红外对管检测模块

3.2.8低压检测模块

3.2.9外接电源转换模块

3.2.10在线调试接口

3.3伺服控制系统软件设计

3.3.1引言

3.3.2速度控制器设计

3.3.3弹射电机的控制

3.3.4持球电机的控制

3.3.5串口通信单元

3.3.6光电编码器定位技术

第四章轮式自主足球机器人伺服驱动系统设计

4.1直流脉宽系统调速原理

4.2左右轮行走电机驱动

4.2.1电压变换电路

4.2.2精密整流电路

4.2.3方向鉴别电路

4.2.4电源变换电路

4.2.5 PWM产生电路

4.2.6 H桥驱动电路

4.3持球和弹射电机驱动电路

第五章结论与展望

5.1结论

5.2存在的问题及展望

参考文献

致谢

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