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F180型足球机器人通讯子系统的研究

作　者: 鲁海霞
导　师: 廖家平
学　校: 湖北工业大学
专　业: 电机与电器
关键词: 足球机器人比赛系统无线通讯 HP3 RF 通讯协议可行性
分类号: TP242.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 24次
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内容摘要

随着科学技术的飞速发展,越来越多的先进技术被应用到足球机器人比赛当中,无线通讯就是其中的一种,它是足球机器人比赛系统中不可缺少的组成部分,同时也是主计算机和机器人之间信息传输的纽带。通讯性能的好坏不仅是机器人能否快速、准确地执行各种动作的关键,也是比赛是否胜利的决定性因素。本论文以F180型足球机器人为研究对象,对现有的机器人比赛系统进行了深入的分析和研究,重点研究了无线通讯子系统的设计问题,并开发设计出了一套性能更好的无线通讯子系统。本文的主要工作包括以下几个方面：首先,简要地介绍了F180型足球机器人的比赛环境及各项规则,并分析了该系统的整体结构及各部分的工作原理,同时对足球机器人比赛系统中涉及到的各种关键问题进行了总结。其次,针对小型足球机器人无线通讯子系统的设计要求,选用了Linx技术公司生产的第三代HP3 RF模块,对发射端和接收端分别进行了设计并给出了硬件设计电路图。接着通过对机器人小车运动学模型的分析,得出了机器人速度和各轮轮速之间的关系,并在此基础上对通讯协议进行了设计,同时给出了软件设计流程图和部分程序代码。最后,论文对比赛时无线通讯系统中存在的各种干扰和噪声进行了分析,并从硬、软件两个方面分别提出了改进方法。在2008年RoboCup小型足球机器人比赛中,本校代表队利用此套系统获得佳绩,由此验证了本文设计方案的可行性。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-6
目录  6-8
第1章绪论  8-15
  1.1 选题背景及意义  8
  1.2 主流无线通信技术简介  8-12
  1.3 国内外研究现状  12-14
    1.3.1 足球机器人的研究现状  12-13
    1.3.2 足球机器人无线通讯的研究现状  13-14
  1.4 本论文研究的主要内容  14-15
第2章 F180型足球机器人系统  15-23
  2.1 比赛环境及规则介绍  15-17
  2.2 系统结构及工作原理  17-21
    2.2.1 视觉子系统  18-19
    2.2.2 决策子系统  19
    2.2.3 通讯子系统  19-20
    2.2.4 机器人小车系统  20-21
  2.3 机器人足球比赛系统研究的主要问题  21-22
  2.4 本章小结  22-23
第3章 F180型足球机器人通讯子系统的硬件设计  23-32
  3.1 引言  23
  3.2 无线通讯子系统的设计要求  23-24
  3.3 无线技术的选择  24
  3.4 发射端硬件电路的设计  24-29
    3.4.1 天线的设计  24-25
    3.4.2 通讯模块的选择  25-26
    3.4.3 发射原理  26-27
    3.4.4 TXM-900-HP3与上位机之间的通讯  27-29
  3.5 接收端硬件电路的设计  29-31
    3.5.1 底层微控制器的选型  29
    3.5.2 接收原理  29-30
    3.5.3 RXM-900-HP3与足球机器人之间的通讯  30-31
  3.6 本章小结  31-32
第4章 F180型足球机器人通讯子系统的软件设计  32-41
  4.1 软件开发环境的介绍  32
  4.2 小车运动学模型分析  32-35
  4.3 通讯协议的设计  35-36
  4.4 通讯软件程序的实现  36-39
  4.5 通讯软件模块的设计  39-40
  4.6 本章小结  40-41
第5章无线通讯子系统的可靠性与时延分析  41-49
  5.1 引言  41
  5.2 足球机器人通讯系统中的干扰和噪声  41-44
  5.3 抑制干扰和减小时延的方法  44-47
  5.4 实验数据及结果分析  47-48
  5.5 本章小结  48-49
第6章结论与展望  49-51
  6.1 结论  49
  6.2 展望  49-51
参考文献  51-54
致谢  54-55
附录  55

F180型足球机器人通讯子系统的研究

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