LPC2106在足球機(jī)器人控制中的應(yīng)用設(shè)計(jì)

  摘要：足球機(jī)器人融合了計(jì)算機(jī)視覺、模式識別、決策對策、自動控制、無線通信、多智能體合作等多項(xiàng)技術(shù)，具有極高的研究價(jià)值。本文設(shè)計(jì)了基于ARM7微處理器的集中視覺足球機(jī)器人底層控制系統(tǒng)，簡化了系統(tǒng)設(shè)計(jì)，滿足微型機(jī)器人的控制需要。同時(shí)，也有利于足球機(jī)器人自主化的轉(zhuǎn)型和發(fā)展。

    關(guān)鍵詞：足球機(jī)器人 嵌入式系統(tǒng) LPC2106 ARM7 PTR2000

以應(yīng)用為中心的嵌入式系統(tǒng)，已經(jīng)深入到生活的各個(gè)方面。相對于其它領(lǐng)域，智能機(jī)器人系統(tǒng)可以說是嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用最典型、最廣泛的領(lǐng)域之一。本文對嵌入式系統(tǒng)在足夠機(jī)器人底層控制系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行研究和設(shè)計(jì)。

1 足球機(jī)器人系統(tǒng)

足球機(jī)器人是計(jì)算機(jī)視覺、模式識別、決策對策、自動控制、無線通信、智能體設(shè)計(jì)與電力傳動、多智能體合作等多項(xiàng)技術(shù)的結(jié)合體，是一個(gè)典型的智能機(jī)器人系統(tǒng)。足球機(jī)器人比賽集高科技、娛樂、競技于一體，雖歷時(shí)不長，但已經(jīng)成為國際上廣泛開展的高技術(shù)對抗活動，引起社會廣泛的關(guān)注。研究與開發(fā)足球機(jī)器人系統(tǒng)，參加機(jī)器人足球賽是研究智能機(jī)器人，跟蹤國際高科技理論技術(shù)的理想切入點(diǎn)，同時(shí)也是嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)理論聯(lián)系實(shí)際的極富生命力的成長點(diǎn)。

    從國內(nèi)外的比賽情況來看，目前主要是集中視覺的足球機(jī)器人比賽。如圖1所示，在整個(gè)比賽中，視覺系統(tǒng)通過CCD攝像頭和圖像采集卡對場上情景進(jìn)行實(shí)時(shí)采集和處理，把辨識結(jié)果送給決策系統(tǒng)，通過無線發(fā)射器向車體系統(tǒng)發(fā)出一系列控制命令。機(jī)器人根據(jù)主機(jī)命令做出反應(yīng)，在場上運(yùn)動，同時(shí)能通過譯碼器進(jìn)行位置控制以及基于傳感器進(jìn)行自動避障和簡單識別環(huán)境。

通常足球機(jī)器人系統(tǒng)可以劃分為機(jī)器人（車體）子系統(tǒng)、通信子系統(tǒng)、視覺子系統(tǒng)和決策子系統(tǒng)四個(gè)部分，通過計(jì)算機(jī)視覺子系統(tǒng)閉環(huán)而構(gòu)成智能決策和控制系統(tǒng)（如圖2）。從圖2中可以看到，足球機(jī)器人車體是整個(gè)系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，它直接體現(xiàn)了整個(gè)系統(tǒng)的性能。小車的性能主要由車體性能與車載嵌入式控制系統(tǒng)——微型足球機(jī)器人底層控制系統(tǒng)決定。當(dāng)小車車體具有了良好的運(yùn)動性能后，小車的性能就由車載嵌入式系統(tǒng)決定了。因此構(gòu)建一個(gè)快速、安全、可靠的實(shí)時(shí)嵌入式系統(tǒng)是整個(gè)系統(tǒng)的關(guān)鍵。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)

2.1 系統(tǒng)任務(wù)

通過無線通信系統(tǒng)接受決策子系統(tǒng)傳來的控制指令；根據(jù)運(yùn)動指令控制小車左右輪轉(zhuǎn)速；通過傳感器判斷場上環(huán)境信息，輔助機(jī)器人定位及運(yùn)動。

    2.2 微處理器選型

傳統(tǒng)的微處理器如51、96系列應(yīng)用于機(jī)器人系統(tǒng)，雖然開發(fā)周期短，成本低，但其實(shí)時(shí)性不好，復(fù)雜的控制算法難以實(shí)現(xiàn)；另外，增加的外圍電路數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換速度慢，使機(jī)器人的性能得不到充分的發(fā)揮。高速DSP的出現(xiàn)雖然使得系統(tǒng)模塊化和全數(shù)字化，但其開發(fā)套件成本高

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