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竞赛机器人性能测试平台的研究与设计

作　者: 李艳春
导　师: 柴钰
学　校: 西安科技大学
专　业: 模式识别与智能系统
关键词: 机器人性能 压力传感器 ZigBee技术 MSP430F149 Visual Basic6.0
分类号: TP242.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


随着智能技术突飞猛进的发展，教育理念的不断更新，具有高度综合渗透性、前瞻未来性、创新实践性的机器人技术在研究教育领域得到了广泛的应用。机器人竞赛，作为教育机器人研究的载体和催化剂，已经成为一个能激发学生们的学习兴趣、引导他们积极探索未知领域、参与国际性科技活动的良好平台。目前，国内外学者、研究机构和组织针对教育机器人及机器人竞赛开展了大量的工作，并取得了很多令人瞩目的成绩。为了进一步推进机器人研究及教育事业的发展，我们针对竞赛机器人的产学研过程，设计并实现了一种机器人性能测试平台。本文详细阐述了竞赛机器人性能测试平台的研究与设计。该平台以MSP430F149单片机为核心，与外围扩展电路构成一个计算机数据采集系统，通过搭载在四个压力传感器上的刚性平板，完成对机器人运行状态数据的采集与管理；采用Visual Basic6.0结合Access 2003数据库开发了上位机管理软件，实现机器人运行状态数据到机器人性能数据的转化算法，并对该数据进行显示、分析、处理、存储等管理；设计了可根据需要选择使用的RS-232有线通信与ZigBee无线通信两种通信接口电路，实现上下位机间的通信。通过对本系统进行联机调试、系统测试及误差分析，调试结果表明，系统能够达到预期的设计目标。将该机器人性能测试平台可应用于机器人轨迹赛，使竞赛规则更为直观、明朗，减小竞赛结果判断的人为误判。将该平台应用于机器人性能的评价，可为生产者、销售者和购置者提供更为统一、客观、准确的评价标准。进一步扩展该系统，可进一步完善机器人其他静态和动态性能的检测，为客观评价机器人的性能标准提供有效的依据。利用该系统反馈的机器人性能信息，可进行更为深入的机器人研究开发，推动机器人研究事业的发展。

全文目录


摘要  2-3
ABSTRACT  3-7
1 绪论  7-16
  1.1 选题背景及研究意义  7-8
    1.1.1 选题背景  7
    1.1.2 课题研究意义  7-8
  1.2 本课题研究领域国内外的研究动态及发展趋势  8-14
    1.2.1 机器人竞赛国内外发展历史  8-11
    1.2.2 本课题研究现状及发展趋势  11-14
  1.3 论文的主要工作及结构安排  14-15
    1.3.1 主要工作内容  14-15
    1.3.2 论文结构安排  15
  1.4 本章小结  15-16
2 竞赛机器人性能测试平台的系统设计  16-24
  2.1 系统设计目标  16
  2.2 系统总体设计  16-18
    2.2.1 系统总体架构设计  16-17
    2.2.2 系统功能模块设计  17-18
  2.3 Zi gB ee 技术研究  18-23
    2.3.1 Z i g Be e 技术简介  18-21
    2.3.2 Z ig Be e 技术在系统中的应用  21-23
  2.4 本章小结  23-24
3 竞赛机器人性能测试平台硬件设计  24-40
  3.1 数据采集子系统硬件设计  24-37
    3.1.1 机器人行走平台设计  24-26
    3.1.2 主控制器电路设计  26-29
    3.1.3 前级信号调理模块设计  29-33
    3.1.4 信号综合处理模块设计  33-36
    3.1.5 电源管理模块设计  36-37
  3.2 数据传输子系统硬件设计  37-39
    3.2.1 R S - 2 32 通信模块设计  37-38
    3.2.2 Z i g Be e 无线通信模块设计  38-39
  3.3 本章小结  39-40
4 竞赛机器人性能测试平台软件设计  40-64
  4.1 数据采集子系统软件设计  40-47
    4.1.1 相关模块寄存器简介  40-45
    4.1.2 主程序设计  45-46
    4.1.3 AD C 采样程序设计  46
    4.1.4 软件滤波方法选择  46-47
  4.2 Zi g B ee 数据传输子系统软件设计  47-49
  4.3 数据处理与显示子系统软件设计  49-63
    4.3.1 软件开发相关软件及技术  49-52
    4.3.2 数据处理关键算法  52-53
    4.3.3 系统总体设计  53-55
    4.3.4 系统各功能模块设计  55-63
  4.4 本章小结  63-64
5 系统测试与功能分析  64-70
  5.1 硬件电路测试  64-66
  5.2 系统联调  66-67
  5.3 测试结果分析  67-69
  5.4 本章小结  69-70
6 结论  70-72
  6.1 论文总结  70-71
  6.2 工作展望  71-72
致谢  72-73
参考文献  73-76
附录  76-84

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 机器人技术 > 机器人 > 专用机器人
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