基于NiosⅡ的中型足球機器人底層控制系統(tǒng)的研究與實現(xiàn).pdf

1、機器人足球比賽是近年來在國際上興起的一項高科技競賽活動，它是當前機器人領域的一個研究熱點，同時也為相關領域內(nèi)的理論研究提供了一個良好的實驗和測試平臺。本文以RoboCup中型組足球機器人比賽為應用背景，研究和設計了符合RoboCup比賽規(guī)則的中型足球機器人底層控制系統(tǒng)。研究內(nèi)容包括中型足球機器人系統(tǒng)方案設計、底層控制系統(tǒng)硬件電路實現(xiàn)、底層控制系統(tǒng)軟件實現(xiàn)以及在此基礎上對電機控制算法和里程計輔助定位等問題的研究。該系統(tǒng)從方案制定、芯片選型

2、到電路設計、程序調(diào)試均由本人自主研發(fā)。 本文提出了以NiosII為核心處理器，在FPGA上構建SOPC系統(tǒng)，為中型足球機器人的底層控制承載各種算法，智能驅(qū)動等提供了良好的設計平臺。避免了以往采用DSP為核心的底層控制系統(tǒng)所存在的占用接口資源較多，所需周邊元器件多，升級改動需重新布板等問題。 針對PID算法在電機控制中出現(xiàn)的問題，本文提出了積分分離和不完全微分的PID控制算法改進，并在NiosII軟核處理器中得以實現(xiàn)。為電

3、機控制的快速性和穩(wěn)定性提供了保證，進一步提高了中型足球機器人的動態(tài)響應性能。 研究了從動式全向輪的里程計用于機器人輔助定位，對攝像機輸出定位一致性差的現(xiàn)象起到互補作用。提出了基于權系數(shù)的多傳感器信息融合的方法，研究攝像機、里程計和數(shù)字羅盤多信息融合在機器人定位中的應用。通過實驗證明算法對修正機器人定位誤差有一定效果。 綜合以上研究成果，對中型足球機器人平臺做運動直線度測試，實驗證明該平臺的運動性能達到設計要求。該平臺在中