FPGA机器人运动控制系统的设计与应用(2)

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4 控制系统软件设计 19

4.1 运动控制与信号采集处理 19

4.1.1 设计软件介绍 19

4.1.2 光纤探测模块 21

4.1.3 光电开关模块 22

4.1.4 舵机控制模块 24

4.2 FPGA与DSP数据通信 26

4.2.1 通信方式的选择 26

4.2.2 通信线路连接 26

4.2.3 通信程序实现 27

5 调试遇到问题与解决方法 29

5.1 电源模块 29

5.2 信号采集 30

5.3 电机模块 30

结论 31

致谢 32

参考文献 33

1 绪论

1.1 课题背景

本次毕业设计选题来自于亚太大学生机器人大赛国内选拔赛。亚洲广播电视联盟亚洲太平洋地区机器人大赛，简称为ABU-ROBOCON，是由亚广联举办的一年一度的国际性赛事，其宗旨是致力于培养各国青少年对于开发、研制高科技的兴趣与爱好，提高各参与国的科技水平，为机器人工业的发展发掘和培养后备人才。原先我校准备参加2013年的亚太机器人大赛，但后来因种种原因取消了，而毕业设计依旧根据2013年亚太机器人大赛国内选拔赛的部分要求进行设计，本次毕业设计选题是比赛机器人制作课题的一部分。该课题主要使用FPGA和其它器件设计移动机器人设计运动控制系统，保证机器人能够正常运行。

1.2 机器人功能比赛场地

2013年比赛主题是“绿化星球”，比赛场地如所图 1示，本次毕业设计要求的机器人功能根据国内选拔赛要求演化而来。机器人从场地中规定的某处出发到场地另一处取数片叶子（直径250mm，高200mm，重200g的圆柱体），然后再行走至另一处放入预定圆环内即可。

1.3 移动机器人发展及动态

移动机器人是指一种由传感器、遥控操作器和自动控制的移动载体组成的机器人系统。移动机器人具有移动功能，在代替人从事危险、恶劣（如辐射有毒等）环境下作业和人所不及的（如宇宙空间、水下等）环境作业方面，比一般机器人有更大的机动性、灵活性。移动机器人的研究始于20世纪60年末期，研究目的是能够应用人工智能技术在复杂环境下实现机器人系统的自主推理、规划和控制。移动机器人是机器人研究领域的一个重要分支，是多学科交叉的研究领域，集人工智能、智能控制、信息处理、图像处理、检测与转换等专业技术为一体，跨计算机、自动控制、机械、电子等多学科，成为当前智能机器人研究的热点之一。