基于LM629对足球机器人运动控制的设计

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机器人足球比赛中的智能控制技术研究

机器人足球比赛中的智能控制技术研究近年来，机器人足球比赛越来越受到人们的关注，这种新兴的竞技运动吸引了越来越多的参与者和爱好者。

机器人足球比赛的竞争不仅体现了机器人技术的最新发展水平，也在一定程度上反映了人工智能技术的应用水平。

机器人足球比赛要求机器人具备复杂的感知、决策和执行能力，因此，智能控制技术的研究和应用成为机器人足球比赛发展的关键。

一、机器人足球比赛中的智能控制技术机器人足球比赛是一项体育竞技运动，需要机器人参与比赛并执行各种任务。

因此，机器人足球比赛中需要用到现代控制理论和实践技术，如人工智能、自动控制、机器视觉等。

其中，智能控制技术是机器人足球比赛的核心技术之一。

智能控制技术是在机器人的软硬件平台上运用人工智能、自动控制等技术，使机器人具有自主感知、辨别、判断、决策和执行任务的能力，从而实现对机器人的智能化控制。

在机器人足球比赛中，机器人需要根据比赛规则主动寻找球、判断球的运动状态、与其他机器人进行交互和组织、并最终实现得分等任务，其中智能控制技术的应用至关重要。

二、机器人足球比赛中的控制算法机器人足球比赛中，机器人需要根据规则进行多方面的协作，完成各种任务。

在此过程中，控制算法是机器人足球比赛中最主要的技术手段之一。

控制算法包括多种类型，如运动控制算法、控制系统建模和仿真算法、多智能体协同算法等。

1. 运动控制算法运动控制算法是指使机器人实现自由度运动的算法。

在机器人足球比赛中，机器人需要具备一定的机械灵活性和动态响应速度，因此，需要有效的运动控制算法来实现机器人的运动控制。

对象避障、足球追踪和精准传球等任务需要不同的机器人运动模式和运动控制算法。

2. 控制系统建模和仿真算法控制系统建模和仿真算法是指用于模拟机器人控制系统行为的算法。

能实现机器人自主感知、决策、规划、控制和执行任务，并能在不同位置、环境和状态下模拟机器人的运动控制和执行过程。

控制系统建模和仿真算法对于机器人控制系统的开发、优化和验证是非常关键的。

小型足球机器人底层运动控制子系统设计与研究的开题报告

小型足球机器人底层运动控制子系统设计与研究的开题报告一、研究背景以及研究意义足球机器人是近年来智能机器人领域中的研究热点，具有广泛的应用前景。

小型足球机器人的研究和开发对于提高我国机器人研究和制造水平，促进智能制造和智能机器人应用具有重要的战略意义和现实意义。

本文针对小型足球机器人的底层运动控制子系统进行设计与研究，旨在提高小型足球机器人的运动控制效率和机器人的整体性能，为足球机器人的移动与运动提供支持。

二、研究内容本文研究的内容主要包括以下几点：1. 小型足球机器人的运动控制系统设计。

针对小型足球机器人的特性，设计机器人的运动控制系统，包括通信系统、控制算法、运动规划等，实现机器人的运动及控制。

2. 运动控制算法设计。

基于运动学和动力学的理论基础，设计适合于小型足球机器人底层运动控制的算法，提高机器人的运动控制精度与速度。

3. 机器人运动控制模块的开发。

使用现场可编程门阵列（FPGA）和单片机等技术，开发适用于小型足球机器人底层的运动控制模块，实现机器人的高效、稳定的运动控制。

4. 运动控制系统的优化与测试。

对所设计的运动控制系统进行优化，并进行实验测试，验证系统的性能与稳定性。

三、研究方法本文所采用的研究方法主要包括文献调研、理论分析、模型建立、软硬件设计、实验验证等。

通过考察现有文献、对小型足球机器人的运动特性进行分析，并利用相关的工具和软件建立机器人的运动学和动力学模型，对机器人的运动进行分析和控制。

在此基础上，设计适合小型足球机器人的运动控制算法，并进行控制模块的软硬件设计，包括硬件电路的设计和软件算法的编写等。

最后，通过实验验证，对所设计的运动控制系统进行测试和优化，验证实现的效果和性能。

四、预期成果本文的预期成果主要包括以下几点：1. 设计一套适合小型足球机器人的运动控制系统，实现机器人的高效、稳定的运动控制。

2. 设计出符合小型足球机器人运动特性的运动控制算法，提高机器人的运动控制精度与速度。

基于LM629的机械手关节电机控制器设计

基于LM629的机械手关节电机控制器设计∗廉春原;张永春;王雁平【摘要】A controller of brushless DC motor used to drive manipulator joints is designed.The controller adopts single-chip computer and motion control chip LM629 as core of hardware and fuzzy PID algorithm as control strategy to realize the position control of motor.The paper gives the hardware structure chart,the principle of the algorithm and the software flowcharts.The operating experiments show that the controller provides good precision and anti-interference,and is more flexible and cost-effective compared with tradi-tional manipulator control system adopting centrally-controlled servo motors.%设计了一种无刷直流电机控制器，用来驱动机械手关节。

控制器硬件以单片机和运动控制芯片 LM629为核心，控制策略采用模糊PID算法，实现电机的位置控制。

给出了系统的硬件结构框图、控制算法原理以及软件流程图。

运行试验表明该控制器具有较高的控制精度和抗干扰性，与传统机械手控制系统采用伺服电机集中控制的方式相比，更加灵活，性价比更高。

【期刊名称】《湘潭大学自然科学学报》【年(卷),期】2014(000)004【总页数】6页(P104-109)【关键词】电机控制器;LM629;CAN总线;模糊PID【作者】廉春原;张永春;王雁平【作者单位】常州工学院电子信息与电气工程学院，江苏常州 213002;常州工学院电子信息与电气工程学院，江苏常州 213002;常州工学院电子信息与电气工程学院，江苏常州 213002【正文语种】中文【中图分类】TP241机械手是目前使用广泛的一种自动化生产设备，其技术涉及机械原理、液压传动、自动控制、传感器技术以及通信技术等领域，是一门多学科融合的技术.机械手能替代人力从事大量重复性的工作，并在一些危险性高的行业替代工人，从而提高生产效率，降低成本，减少生产事故对人身的伤害.在一些对精度要求高的场合能保证动作的严格一致性，对提高产品合格率作用十分明显.基于上述优点，机械手广泛应用于加工制造业、冶金业、服务业等不同行业.机械手通常由多个关节组成，各关节共同作用完成某种特定运动要求，每个关节能完成一个自由度的动作，多个关节相互配合最终完成设定任务[1].目前常见的关节控制方案多采用伺服电机设计，多台伺服电机与上位机构成主从结构，这种方案设计的控制器造价高、体积大且不便灵活配置，为了克服上述缺点，本文设计了一种机械手关节电机控制器.机械手由多组关节相互配合，不同关节间采用CAN总线通信，电机控制采用单片机和专用运动控制芯片LM629实现，电机经减速后完成精确位置控制.控制策略采用模糊PID算法[2,3]，能提高系统响应速度、减小稳态误差，当负载发生变化或有不确定干扰时也能较好响应及克服，达到较好的控制效果.1 控制系统工作原理机械手控制系统如图1所示，它由多个关节控制器和上位机组成.上位机通过触摸屏接受输入工作任务并通过计算将任务分解成每个关节应该转动的位置角度和动作顺序，再通过CAN总线将这些信息传输到每台关节控制器上.各关节控制器根据总线命令按照关节动作顺序使电机经减速机构减速后旋转到指定位置，各关节动作的协调通信也由CAN总线完成，同时将自身位置及工作状态传输给上位机以便显示.每个关节的控制与驱动都采用通用的关节控制器完成.该关节控制器既是一个机械手关节控制器，也是一套独立的伺服控制系统[4,5].2 控制器硬件设计机械手关节电机控制器的硬件如图2所示.2.1 主控单元机械手关节电机控制器采用Silicon Labs公司的C8051F506单片机作为主控单元.该处理器内部集成有Bosch 2.0的CAN控制器，使系统无需外接专门的CAN控制器，提高了系统的可靠性和集成度，单片机的P0.6和P0.7引脚能直接输出符合CAN协议的信号.单片机还给运动控制器LM629传送数据来控制电机并实现模糊控制策略.2.2 CAN驱动电路单片机虽然内部自带CAN控制器，其输出仍然是TTL电平，为了能和电缆上的CAN总线电平兼容，要进行电平转换，本系统采用了专用的CAN总线驱动芯片TJA1050，驱动电路如图3所示.2.3 电机控制单元电机控制采用专用运动控制芯片LM629，芯片使用6 MHz的工作频率以及5 V 电源工作.可适用于本系统的无刷直流电机及其他可提供增量式位置反馈信号的伺服电机，能完成高性能运动控制所需的实时计算任务，能输出PWM调制信号和方向信号来控制功率开关电路.它通过8根数据线和5根控制线与微处理器通信，控制内部自带的梯形速度发生器和PID调节器.增量式光电编码器提供闭环反馈所需的反馈信号，梯形速度发生器计算出位置或速度模式下所需控制的运动轨迹，单片机根据模糊控制规则在线计算出KP、KI、KD后给LM629，由LM629自带的PID调节器完成实时控制.系统选用专用运动控制芯片可以减轻单片机负担，使单片机能完成模糊控制等复杂的控制需求.2.4 电机驱动单元电机驱动采用NS公司推出的专用于直流电机驱动的电机驱动芯片LMD18200.该芯片的引脚2、10接电机电枢；引脚3、5控制电机转速及正反转，由LM629的PWM输出和方向引脚控制，并用光电耦合器6N137光电隔离，以避免驱动电路对控制电路的干扰.电流检测输出引脚8提供电流采样信号用来实现过流保护.引脚4用来紧急刹车，由单片机引脚控制.引脚1、11外接10 μF的电容形成第二个充电泵电路.2.5 速度与位置反馈单元在电机输出轴上安装增量式光电编码器做反馈，编码器的A、B、IN分别接到LM629的反馈输入端，形成速度与位置反馈.编码器的位置信号A、B经LM629四倍分频提高分辨率，A、B逻辑每变化一次位置寄存器加1(或减1)，IN用来记录电机的绝对位置.编码器输出信号如图4所示.2.6 过流保护单元为防止电机因过流而烧坏，系统设计了过流保护电路，由LM339构成施密特触发器以中断方式申请过流保护.由LMD18200电流检测输出引脚8提供电流取样信号，典型值为377 μA/A.取LM339基准电压为Ur=5 V，可得LMD18200电流检测输出引脚8下拉电阻值R为100 kΩ.LM339的输出接单片机的P1.6引脚，将该引脚设置为外部中断模式.当电机过流时引发中断，从而单片机就会调用中断服务程序通过P1.5关断LMD18200，达到过流保护的作用.电路接法如图5所示.3 控制器软件设计3.1 模糊PID控制器设计LM629内部含有数字PID调节器，可以通过单片机直接输入KP、KI、KD实现常规PID控制.但这种方法PID参数是固定不变的，由于电机电枢电阻以及负载等参数的变化会导致系统响应速度变慢、抗干扰性差等问题.针对这一问题，本系统采用模糊自适应PID控制，在电机运行过程中不断检测电机转速，经多次采样和中值滤波计算出转速偏差e和偏差变化率ec，经模糊推理计算出合适的KP、KI、KD，对PID参数进行在线调整，当负载发生变化或有不确定干扰时能予以克服，达到较好的控制效果[6].其修正公式为式中是当前PID参数值，电机启动运行时由经验值给出，ΔKP、ΔKI、ΔKD是根据模糊控制策略得到的修正值.控制结构如图6所示.3.2 模糊控制规则由图6可知，模糊控制器的输入为e和ec，输出为KP、KI、KD.当e较大时，为提高系统的响应速度，KP应取较大值；当e具有中等大小时，为减小系统响应的超调，应适当减小KP值，并适当给出KI；当系统接近稳定时，为减小系统稳态误差，抑制超调，应增大KI，减小KP.ec表明偏差变化率，ec较大时，应增大KP，减小KI.KD可以抑制被控量的变化，缩短调节时间，减小稳态误差，用来补充KP、KI的控制效果.因此设定e和ec的模糊子集为：X={NB,NM,NS,ZO,PS,PM,PB}，其中，NB 表示负大、NM 表示负中、NS 表示负小，ZO 表示零、PS 表示正小、PM 表示正中、PB 表示正大.e和ec的取值范围处于-3～3之间.KP、KI、KD的模糊子集如下所示：X={NB,NM,NS,ZO,PS,PM,PB} ，其中，KP 的取值范围为-0.3～0.3 之间；KI的取值范围为-0.06～0.06之间；KD 取值范围处于-3～3之间.输入变量和输出变量对应的隶属度函数曲线分别如图7和图8所示.按照上述模糊PID 参数整定规则，结合无刷直流电动机及负载情况，建立输出变量KP、KI、KD的控制规则表分别如表1～表3所示.表1 KP的模糊规则表Tab.1 Fuzzy rules table of KPeecNBNMNSZOPSPMPBNBPBPBPMPSPSZOZONMPBPBPMPSPSZONSN SPMPMPMPSZONSNSZOPMPMPSZONSNMNMPSPSPSZONSNSNMNMPM PSZONSNMNMNMNBPBZOZONMNMNMNBNB表2 KI的模糊规则表Tab.2 Fuzzy rules table of KIeecNBNMNSZOPSPMPBNBNBNBNMNMNSZOZONMNBNBNMNSNSZO ZONSNBNMNSNSZOPSPSZONMNMNSZOPSPMPMPSNMNSZOPSPSPMPB PMZOZOPSPSPMPBPBPBZOZOPSPMPMPBPB表3 KD的模糊规则表Tab.3 Fuzzy rules table of KD eecNBNMNSZOPSPMPBNBPSNSNBNBNBNMPSNMPSNSNBNMNMNSZO NSZONSNMNMNSNSZOZOZONSNSNSNSNSZOPSZOZOZOZOZOZOZOP MPBNSPSPSPSPSPBPBPBPMPMPMPSPSPB由测量电机转速得到的偏差e和偏差变化率ec，根据模糊控制规则确定的模糊关系，就能推理运算得到模糊控制器的输出KP、KI、KD,模糊推理采用常用的Mamdani方法[7].3.3 控制器软件实现在设计控制器程序时，首先给LM629装载电机的位置、速度、加速度、PID参数，并启动电机；然后单片机通过LM629定时读取电机转速，并计算误差与误差变化率；最后通过模糊控制法则在线修正PID参数，直到运行结束.软件流程图如图9所示.4 试验验证为了验证控制器对机械手关节的控制精度，选用常州富兴机电有限公司的型号为FL57BL(S)04的无刷直流电机作为关节动力源进行测试，电机额定电压36 V，额定转速4 000 r/min.使用日本NEMiCON公司型号为HES-20-2MHT的2000 线光电编码器作为电机速度与位置反馈.实际使用中电机与关节间经1∶300减速器减速，因此将电机位置测试数据除以300即为减速后关节的位置.试验测试方法：例如给定关节转动角度为180°(此时电机的实际转动位置为180°×300=54 000°,即电机转动150转)，将初始PID参数及运动参数通过CAN总线输入系统，然后启动电机.在电机的运行过程中每隔20 ms通过LM629读取电机的位置参数并将其存储在单片机自带的RAM中，电机运行结束后将RAM的数据读取出来除以300即为关节的运行位置，试验对比了常规PID算法与模糊PID算法实现的效果，试验结果如图10所示.由试验数据可知，电机的位置误差小于15°，因此关节的实际位置误差小于0.05°.在电机运行停止后用外力将电机转动，电机仍能快速回到原先位置，这是因为LM629在接到下一次运动指令前仍然对电机位置进行控制并保持，在曲线0.5 s处的扰动正是因此.通过常规PID算法与模糊PID算法的对比可知，采用模糊PID算法关节响应速度更快，遇到干扰时能更快恢复.试验结果表明，由该控制器驱动的机械手关节控制精度高，快速性好，工作稳定，达到设计的预期目标.5 结论由试验结果可知，基于LM629的机械手关节电机控制器具有控制精度高、可靠性好、结构简单的特点.本系统在设计时考虑将CAN总线与电机控制集成在关节内部，能更方便地使不同关节协调工作且易于组态，相比于传统机械手控制系统采用伺服电机集中控制的方式，提供了一种使用更加灵活，性价比更高的思路.参考文献[1] 刘站立,宁玮,薛文奎.空间机械臂单关节驱动器的设计[J].制造业自动化，2009(8):124-127.[2] 贺志军．基于LM629 的电机伺服控制系统设计[J]．机械设计与制造，2009(2): 40-42.[3] 王森林,包晔峰,薛猛,等.基于LM629 的无刷直流电动机伺服控制器[J].微特电机，2012(5):48-50.[4] 于舰,孙桂涛,高炳微,等. 液压四足机器人驱动器CAN 总线通信[J]哈尔滨理工大学学报，2013(4):77-80.[5] 孟凡军, 李声晋,卢刚.基于CAN总线的轮腿式机器人的分布式控制系统设计[J].微特电机，2011(1):47-50.[6] 李军伟,崔师，李连强,等. 基于模糊PID 的无刷直流电机控制系统设计开发[J].机械设计与制造，2013(2): 77-79.[7] 刘兴艳,董洋洋. 基于DSP的无刷直流电机P-模糊自适应PID控制系统[J].电机技术，2011(3):23-26.。

机器人足球中的智能控制系统研究

机器人足球中的智能控制系统研究随着人工智能技术的不断发展，机器人技术在各个领域得到了广泛应用。

其中，机器人足球是人工智能技术在体育运动领域的一次创新尝试。

机器人足球是指通过人工智能技术实现的机器人版足球比赛，比赛过程中机器人需要自主思考、行动和协作，达到足球比赛的目的。

在机器人足球比赛中，智能控制系统是实现机器人自主思考和行动的关键技术。

本文就机器人足球中的智能控制系统进行探究和研究。

一、机器人足球的基本原理机器人足球是通过安装在机器人上的传感器和执行器来实现的。

传感器可以感知环境中的信息，如光、声、温度等等；执行器可以控制机器人的运动和动作，如移动、停止、旋转、射门等等。

机器人足球比赛通常分为两个阵营，每个阵营有多个机器人，比赛场地通常为室内，场地较小。

机器人足球比赛的目的是让机器人分别代表不同阵营，通过传球、运动和射门等方式，完成进球和防守等动作，达到足球比赛的目的。

机器人足球的基本原理就是借助控制系统实现机器人的自主思考和行动，从而达到参与足球比赛的目的。

智能控制系统就是实现机器人自主思考和行动的关键技术。

二、机器人足球中的智能控制系统智能控制系统是指通过算法和硬件设备实现机器人自主思考和行动的技术。

在机器人足球中，智能控制系统的主要作用是实现机器人的决策、规划、控制和协作等过程。

（一）机器人足球中的决策系统机器人足球中的决策系统是实现机器人自主思考和判断的关键技术。

在机器人足球中，决策系统需要完成以下任务：1. 实时感知环境信息，包括球的位置、机器人位置、对方机器人位置等信息；2. 判断当前情况，如空门、有进攻机会或需要防守等；3. 基于当前情况做出决策，如传球、盘带、射门、防守等。

机器人足球中的决策系统需要具备较高的智能化和实时性。

智能化体现在机器人需要基于环境信息进行分析、归纳、推理等过程，实现自主判断和决策；实时性则是指决策系统需要在短时间内做出正确的决策，以应对快速变化的比赛场面。

基于人工智能的智能机器人足球比赛策略研究

基于人工智能的智能机器人足球比赛策略研究近年来，随着人工智能技术的快速发展，智能机器人足球比赛成为科技与体育的完美结合之一。

通过人工智能技术，机器人能够模拟人类的感知、决策和行动能力，为足球比赛注入了新的活力和挑战。

本文将基于人工智能技术，深入研究智能机器人足球比赛的策略，并对其进行探讨和分析。

智能机器人足球比赛的策略研究可以从多个角度进行，如进攻、防守、战术安排等。

其中，进攻策略是智能机器人足球比赛中最重要的因素之一。

智能机器人足球队需要能够准确评估对手的防守水平和弱点，寻找到进攻的突破口，通过传球和配合实现进攻目标。

在研究进攻策略时，可以采用深度学习和强化学习等人工智能技术，通过大量的训练数据和优化算法，提高机器人足球队的进攻能力和效果。

除了进攻策略，防守策略也是智能机器人足球比赛中至关重要的一环。

智能机器人足球队需要能够迅速判断对手的进攻意图和动作，采取适当的防守策略进行干扰和封堵。

在研究防守策略时，可以利用计算机视觉和深度学习等技术，实时分析比赛画面和球员动作，通过智能机器人足球队的协同作战，提高防守效果和反击机会，增加胜利的可能性。

此外，战术安排也是智能机器人足球比赛中的关键因素之一。

战术安排需要综合考虑球队的整体实力、对手的特点、比赛环境等多种因素，制定出合理的战术方案。

在研究战术安排时，可以借助数据分析和模拟仿真技术，通过大量的实验和仿真测试，找出最佳的战术组合，并进行实时调整和优化。

通过智能机器人足球队的整体战术配合和个体技能发挥，提高比赛的胜率和娱乐性。

此外，智能机器人足球比赛策略的研究还可以从其他方面展开。

例如，提高机器人足球队的感知能力，使其能够更准确地感知场上的比赛局势和对手的动作。

还可以研究如何进行集体智能决策，使机器人足球队能够在复杂的比赛环境中做出快速而正确的决策。

此外，还可以通过机器学习和模仿学习等技术，提高机器人足球队的个体技能和团队配合能力。

总之，智能机器人足球比赛策略的研究是一个复杂而有挑战性的课题。

四足仿生机器人论文关节运动控制器论文

四足仿生机器人论文关节运动控制器论文摘要：从相关实验结果来看，所设计的四足机器人的关节运动控制器具有良好的性能。

还能够在其它小型、中型功率的直流电机中运用这个控制器，特别适宜于设计和构造以CAN总线为基础的分布式控制系统，实用性特征非常鲜明。

同时，具有一定的扩展能力，可作为递阶分布式控制系统的底层控制器，为四足仿生机器人的后续研究奠定了良好的基础。

Design and Research of Joint Motion Controller for Four - legged Bionic RobotMA Peng-bo[Key words]Bionic robot； Motion control system；Controller；STM32；前言隨着机器人技术的迅猛发展，在很大程度上刺激了人们对机器人产品的强烈需求。

在这种情况下，设计制造实用性强，劳动效率高，具有较强的环境适应能力的机器人成为主要设计方向。

当前，人们所设计的仿生足类机器人能够灵活运动，能够快速地适应各种复杂的作业环境，发展前景非常广阔。

仿生四足机器人是一种典型的足式机器人，具有轮式或履带式机器人不可比拟的优势：该类机器人具有对复杂地面的良好适应能力；能够实现机身运动轨迹与足端运动轨迹的有效解耦从而保证机身运动稳定；在合理的步态规划下能够保证功率的最小损耗[1-3]。

此外，为保证机器人具有足够的自动化程度，要求机载控制系统能够实时地处理各种复杂环境反馈信息，并能准确地发出控制指令，为了保证机器人达到良好的运动特性，本文分别提出结构类似的分层式的控制体系结构，对控制任务进行分担，提高系统实时性。

此外，双足机器人步入四足机器人的承载能力强，后者的稳定性更好。

而且四足机器人比六足机器人相比，前者的机构更加简单、能够有效地适应作业环境，具有良好的灵活性[4]。

所以，本文以四足类机器人作为自己的研究对象，设计和规划四足机器人的运动控制器。

足球机器人控制系统设计

安徽建筑工业学院毕业设计（论文）课题：足球机器人的控制系统设计专业：机械设计制造及其自动化班级： 08机械1班学生姓名：肖后昆学号： *********** 指导教师：**2012 年6月1日摘要机器人足球和足球机器人是近几年在国际上迅速开展起来得高技术对抗活动。

本文以机器人世界杯为背景，采用数字信号处理器(DSP)作为核心芯片，研究足球机器人的控制系统设计以及相应的控制算法应用。

通过研究足球机器人的运动特性及控制，能为将来进一步探讨例如机器人路径规划、人工智能及多机器人合作等研究打下基础。

本文首先介绍了足球机器人的兴起，足球机器人的现状及其意义。

接着讨论了足球机器人的体系结构，机器人比赛的系统的组成，工作模式及系统结构，然后简要介绍了足球机器人的比赛的要求，并在最后讨论了控制的对象即我们设计的足球机器人的机电系统结构，包括所选用的电机及其各种运动结构的设计。

第三、四、五章是本文的核心部分，第三章讲述了关于机器人控制系统的硬件电路设计。

首先根据控制要求分析系统所需的硬件结构，然后针对每一部分进行电路设计分析。

第四章是关于控制系统的软件策略。

首先根据系统的控制求介绍了软件控制的总体思想与机构，然后分析机器人的动力学和运动学模型，在建立模型的基础上阐述算法的应用。

第五章是关于足球机器人的决策子系统的体系结构及其模型的建立。

关键词：足球机器人、TMS320LF2407、运动控制、建模、决策子系统ABSTRACTSoccer robots and RoboCup are the high technology activities in recent years that have attracted wide concerns among many countries. Based on RoboCup，this paper deal with the design and research of control system of robot by using a new core CPU (DSP). The main concerns of this paper are soccer robots and I hope with the design of soccer robots, some research on their locomotive properties and control systems, this could build up solid foundation for further research in such areas as Mobile Robot Path Planning, Artificial Intelligence and Multi-Agent Collaborative Behavior.Having introduced the rise of the soccer robot at first, current situation and meaning of the soccer robot. the impact of medium-sized group of robot competition system, the working model and system architecture, and then briefly introduced robot soccer competition requirements, and discussed in the final control of the object that we design the mechanical and electrical soccer robot system architecture, including the selection of the motor and the design of the structure of a wide variety of sports.Chapter three , four and five is mainly concerned. Chapter three is concenred with the hard ware design of control system. It firstly analyzes the hard ware structures and then there are detailed design and analysis on each structure. Chapter four deal with software strategies. Firstly it discusses he software structures according to the system requirements, and then it analyzes Dynamic Model and Movement Model，It analyzes use of some control arithmetic.The fifth chapter is on the soccer robot decision-making subsystem architecture modelKey words: Soccer robot、TMS320LF2407、Motion control、Modeling、Decision subsystem摘要 (2)ABSTRACT (3)第一章绪论 (6)1.1 足球机器人的简介 (6)1.2.1 RoboCup中型组足球机器人研究现状 (9)1.2.2 RoboCup中型组足球机器人研究意义 (9)1.4本章小结 (10)第二章足球机器人的体系结构 (10)2.1机器人足球的系统原理组成 (11)2.2足球机器人的系统工作模式 (13)2.3足球机器人的系统结构组成 (14)2.4足球机器人的技术要求 (15)2.5足球机器人机电结构系统[]6 (17)第三章足球机器人控制系统硬件设计 (21)3.1控制系统的硬件电路的组成结构[]7 (21)3.2.1 TMS320LF2407的简介 (22)3.2.2基于TMS320LF2407的主控系统设计[]10 (23)3.3电机驱动电路设计[][]1211 (25)3.3.1直流电机调速控制原理 (25)3.3.2直流电机驱动设计[]13 (26)3.4传感器电路设计[]7 (28)3.4.1加速度传感器电路设计[]14 (28)3.4.2近红外探测传感器的电路设计[]8 (31)第四章足球机器人的控制对象建模 (34)4.1控制系统的具体要求[][][]1715 (34)164.2足球机器人的动力学建模[]18 (36)4.3足球机器人的运动学建模[]19 (39)第五章中型足球机器人决策子系统分析与设计 (43)5.1 决策子系统分析 (43)5.1.1 决策子系统的任务 (43)5.1.2 决策子系统的特点 (45)5.2 决策子系统的体系结构 (46)5.2.1 决策子系统模型 (46)5.2.2 自上而下的分层递阶决策推理模型 (47)第六章总结与展望 (51)6.1 总结 (51)6.2 对今后工作的展望 (52)参考文献 (53)致谢 (55)附录一英文科技文献翻译 (56)附录二毕业设计任务书 (66)第一章绪论1.1 足球机器人的简介一、起源机器人足球的最初想法由University of British Columbia, Canada 的Alan Mackworth 教授于1992年正式提出。

自主式足球机器人决策系统的设计与实现的开题报告

自主式足球机器人决策系统的设计与实现的开题报告1. 研究背景足球机器人是一种智能化的机器人，可以用于实现足球比赛。

足球机器人通常需要集成计算机视觉、机器学习等多种技术，以实现自主决策、运动控制、目标追踪等功能。

目前，足球机器人在实际比赛中已经有了广泛的应用，但是其决策系统的设计和实现仍然存在一些问题和挑战。

本文旨在设计和实现一种自主式足球机器人决策系统，以提高足球机器人的智能化水平和比赛表现。

2. 研究内容本文的主要研究内容包括以下几个方面：（1）足球机器人自主决策算法的设计：针对足球比赛中的场景和规则，设计一种适合足球机器人使用的自主决策算法，包括对比赛场上其他机器人的位置、球的位置、比赛规则等信息进行分析和处理，以实现机器人的自主决策。

（2）足球机器人运动控制系统的设计：设计一种适合足球机器人使用的运动控制系统，可以实现机器人的运动控制和行为规划，以响应决策算法的指令。

（3）足球机器人数据处理和分析系统的设计：设计一种能够有效地处理和分析足球机器人传感器采集的数据的系统，包括对机器人自身状态、环境条件等数据进行处理和分析，以提高机器人的决策准确性和效率。

（4）足球机器人硬件和软件系统的整合：整合足球机器人硬件和软件系统，包括对足球机器人的传感器、运动控制、决策算法等进行整合和优化，以实现足球机器人的自主决策和运动控制。

3. 研究方法本文将采用以下研究方法：（1）文献综述法：通过调研和分析目前足球机器人领域的相关文献，了解和学习足球机器人的相关技术和方法，为足球机器人决策系统的设计和实现提供参考。

（2）实验研究法：通过实际的足球机器人实验，测试和优化决策系统的性能和表现，以实现足球机器人的自主决策和运动控制。

（3）模拟仿真法：通过使用计算机模拟仿真软件，模拟足球机器人的运动控制和决策过程，以进一步优化和测试决策系统的性能和表现。

4. 研究计划本文的研究计划如下：阶段一：文献综述和问题分析（1个月）主要任务：调研和分析足球机器人领域的相关文献，了解和学习足球机器人的相关技术和方法，分析和归纳当前足球机器人决策系统存在的问题和挑战。

足球机器人电机控制的研究的开题报告

足球机器人电机控制的研究的开题报告一、研究背景及意义足球机器人在近几年越来越受到人们的关注，其具有自主、智能、协作的特点，成为了机器人应用领域的一个热点。

而机器人的运动控制技术是实现自主协作的重要技术之一，其中电机控制技术是机器人运动控制的核心内容。

因此，研究足球机器人电机控制技术，对于发展足球机器人以及机器人运动控制技术有着重要的意义。

二、研究内容及目标本文主要研究足球机器人电机控制技术，在对足球机器人的运动学进行分析的基础上，探讨电机控制实现机器人运动的方法。

具体研究内容和目标如下：1. 通过对足球机器人传动机构的分析，确定足球机器人的基本控制要求和电机运动的控制方案。

2. 探究足球机器人电机控制的基本原理，包括数字电机控制原理、模拟电机控制原理以及混合电机控制原理等。

3. 设计足球机器人电机控制系统，实现运动控制，包括解决足球机器人姿态控制、速度控制等问题，并进行模拟仿真和实际测试。

4. 最终实现足球机器人的自主运动控制和协作能力。

三、研究方法及步骤本文采用实验和模拟相结合的研究方法，具体研究步骤如下：1. 回顾足球机器人的发展历程和现有技术，分析机器人的特点和运动学要求。

2. 确定足球机器人电机控制的基本需求和控制方案，分析现有电机控制技术的优缺点，探究混合控制方案。

3. 建立电机控制系统的数学模型，进行仿真分析，验证控制方案的有效性和稳定性。

4. 设计并制作足球机器人的电机控制系统，进行测试和实验验证。

5. 最终实现足球机器人自主运动控制和协作能力。

四、可行性分析以及预期成果本文所研究的足球机器人电机控制的方案在计算和仿真的过程中已经得到验证，具有可行性。

预期成果如下：1. 设计足球机器人电机控制系统，并实现自主运动和协作控制，为足球机器人运动控制技术提供新的思路。

2. 提出混合电机控制方案，为机器人运动控制领域提供新的研究思路。

3. 深入研究电机控制技术，为其他领域的电机控制系统的设计提供参考。

机器人足球智能控制技术研究

机器人足球智能控制技术研究近年来，机器人技术日新月异，越来越多的人开始重视机器人的应用领域和未来发展前景。

其中，机器人足球智能控制技术的研究引起了广泛关注。

机器人足球是一个集电子工程、计算机科学、控制工程、机械工程等多学科的交叉领域。

它是以机器人为主体，通过计算机控制实现复杂的足球比赛仿真。

机器人足球场地和足球规则均按照真实足球比赛标准建造和设置。

在比赛中，不仅需要机器人具有良好的机械结构设计，还需要机器人掌握高超的运动技巧和智能控制技术。

机器人足球智能控制技术研究，旨在提高机器人的自主决策和动作执行能力，从而使机器人参与足球比赛更具实际意义和操作性。

机器人足球智能控制技术的研究包含以下几个方面：一、视觉感知技术机器人足球在比赛中需要识别和跟踪比赛场地、球员以及足球等多种信息。

因此，视觉感知技术是机器人足球智能控制技术研究的重要组成部分。

视觉感知技术主要包括图像采集、图像处理、目标识别和跟踪等方面。

在机器人足球比赛中，机器人通过摄像头采集比赛场地的图像信息，并且通过图像处理算法对图像进行优化和处理，从而减少因光线、阴影等因素的影响。

同时，机器人需要通过目标识别和跟踪技术准确地识别并跟踪足球、球员等目标。

视觉感知技术的发展可以大大提高机器人足球比赛的准确性和实时性。

二、路径规划技术路径规划技术是机器人足球智能控制技术的核心，它可以实现机器人自主选择和规划行动路径，以达到更好的比赛效果。

路径规划技术主要包括地图建立、路径搜索和动态路径规划等方面。

在机器人足球比赛中，机器人需要通过地图建立和路径搜索技术获得比赛场地和对手的信息，并为自己规划出最短路径。

此外，机器人还需要通过动态路径规划技术实现意外情况下的适应性和规避能力。

路径规划技术的发展可以提高机器人足球比赛的战术灵活性和应变能力。

三、智能控制技术智能控制技术是机器人足球智能控制技术的重要组成部分。

它可以实现机器人的自主选择、判断和决策。

智能控制技术主要包括反应式控制、基于规则的控制、人工智能等方面。

基于LM629的微型足球机器人底层控制系统

基于LM629的微型足球机器人底层控制系统
赵臣;耿淑琴;尚旭辉
【期刊名称】《现代制造工程》
【年(卷),期】2004(000)001
【摘要】基于LM629M-8运动控制器构成的双闭环微型足球机器人底层控制系统,不仅简化系统软、硬件设计,提高系统可靠性,减轻设计工作量,而且提高了系统性能,反应快,控制精度高,伺服刚度大,还具有一定的自适应能力.堵转等问题也得到了较好的解决.
【总页数】3页(P14-16)
【作者】赵臣;耿淑琴;尚旭辉
【作者单位】天津大学机械学院机电系,天津300072;天津大学机械学院机电系,天津300072;天津大学机械学院机电系,天津300072
【正文语种】中文
【中图分类】TP24
【相关文献】
1.基于LM629对足球机器人运动控制的设计 [J], 王为
2.基于嵌入式系统的足球机器人底层控制系统 [J], 马英庆;程福
3.基于ARM9的足球机器人底层控制系统的设计 [J], 李小光;吴茜琼
4.微型足球机器人底层控制系统研究 [J], 赵臣;尚旭辉;耿淑琴
5.足球机器人底层自动控制系统硬件 [J], 马英庆;程福;赵臣
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机器人足球运动控制系统设计与实现

机器人足球运动控制系统设计与实现近年来，随着人工智能和机器人技术的迅速发展，机器人足球运动逐渐成为了一项备受关注的运动项目。

机器人足球运动是指通过智能机器人控制，实现模拟足球比赛，通过机器人与机器人之间的比拼，来展现人工智能技术的实用性和创新性。

机器人足球运动中的机器人数量较多，且行动范围较广，如何实现机器人足球运动的控制与实现成为了该领域的重要研究方向。

一、机器人足球控制系统的设计与构成机器人足球运动中，控制系统主要由视觉系统、运动系统、决策系统三类组成。

其中，视觉系统负责通过摄像头对场地进行实时拍摄，检测和识别机器人的位置和动作信息；运动系统则负责控制机器人的运动，包括速度控制、方向控制等；决策系统则负责研究机器人足球的策略，进行比赛的决定。

二、机器人足球运动的控制策略机器人足球运动中，控制策略采用分层式控制方法，即将机器人足球运动分为物理层、策略层和决策层，每个控制层都有相应的控制算法实现。

物理层控制机器人运动的物理模型以及机器人的处理器，策略层控制机器人对比赛的全局观察和局部判断，确定下一步行动方案；决策层则是机器人足球运动策略的最高层次。

三、机器人足球运动的控制算法在机器人足球运动中，控制算法是实现控制系统的重要基础。

目前，流行的控制算法包括PID控制算法、神经网络控制算法、模糊控制算法等。

PID控制算法通过比较机器人实时位置和期望位置之间的误差来调整机器人的运动，实现足球的控制；神经网络控制算法利用神经元之间的非线性关系来保证机器人足球的精确控制；模糊控制算法则是通过模糊逻辑进行人机交互控制，实现更精准的机器人足球控制。

四、机器人足球运动的实现技术机器人足球运动的实现技术包括仿真技术和硬件实现技术。

仿真技术是指依托计算机软件模拟机器人足球运动，通过算法和逻辑实现机器人足球的控制和运动；硬件实现技术则是基于硬件组件构建机器人足球运动平台，实现机器人足球运动的实验与应用。

五、机器人足球运动的应用前景机器人足球运动的应用前景广泛，不仅可以在教育领域中帮助学生学习人工智能技术，提高其学科素养，也可以在航空航天领域中体现机器人技术的应用价值，实现智能航天控制系统的研究和探索。

基于ARM9和LM629的电机伺服控制系统设计

的软硬件设计方案，系统具有使用电子元器件少、该性能稳定、实时性高等特点，并在很大程度上简化了电机伺服控制系统的软件、硬件设计．实验结果表明，系统具有比较高的精度和稳定性，该设计合理、可行．
关键词：ＲＡＭ９；Ｍ６９；服系统；Ｉ控制Ｌ２伺ＰＤ
中图分类号：Ｐ７ Βιβλιοθήκη Ｔ２３文献标识码：Ａ
文章编号：６３—１０（０００１７６３２１）４—０５ — ３３１０
伺服系统又称随动系统，是指目标值随时间变化的一类自动控制系统，最简单的控制目标，是使其就系统的输出ｙ和系统的参考或指令信号Ｒ的差值（Ｙ—Ｒ）尽量小．服系统在现代生产生活中无处不伺
的运行速度和可靠性．
以Ｌ２为伺服控制调节器，ＰＭ６９作以ＷＭ功放电路为
驱动器，以光电编码器为反馈元件来构成电机伺服系
统．中位置、度、其速电流等调节器的功能都由微处理器来完成，其速度反馈由微处理器根据位置反馈量计算
第６卷第４期
２０年１月０ｌ０
沈阳工程学院学报（自然科学版）ＪｕａｏｈｎａｇＩｓｔｔｏｎｉｅｒｇＮａｒｌｃｎｅｏｒｌｆｅｙｎｔｕｆｇｎｅｉ（ｔａＳｉｃ）ｎＳｎｉｅＥｎｕｅ
点．
Ｌ２一是由ＮｔｎｌＳｍｉｎｕｔｒ公司生产Ｍ６９ａｏａｅｃｄｃｉｏｏ

电机专用运动控制器LM629的应用研究

图 2 是该最小位置伺服系统的硬件结构图。本例中采用 A T89S52 单片机对其进行控制。L M629 的 I/ O 口 D0 - D7 与单片机的 P0 口相连 ,用来从单片机传送数据和控制指令 ,从 L M629 传送电动机的状态和运动信息。单片机的 P2. 0 引脚与 L M629 的片选相连 ,作为选中 L M629 的地址线。引脚 P2. 1 与 L M629 的 PS 相连 , 作为另一条地址线。当 P2. 1 = 0 时 , 单片机可以向 L M629 写指令 , 或从 L M629 读状态 ; 当 P2. 1 = 1 时 , 单片机可以向 L M629 写数据 ,或从 L M629 读信息。L M629 的中断引脚经一个非门与单片机的中断 0 相连 ,L M629
每次上电工作前 ,都要对 L M629 进行初始化操作 ,判断 L M629 是否正常。把 RS T 引脚拉低至少 8 个时钟周期 ,L M629 就会硬件复位。如果复位成功 ,状态字节会在 1. 5 ms 内变成 16 进制的“84” 或“C4”,否则 ,必须重新进行硬件复位。为了验证复位状态 ,可向 L M629 写 RS TI 命令 ,如果复位正确 ,状态字节会由“84”或“C4”变成“80”或“C0" ,否则 ,必须重复上述两步。针对 L M629 还必须执行 PRO T8 命令。详细流程图见图 3 。 2. 2. 3 PID 参数编程
图 2 硬件结构图
单片机的主要工作就是向 L M629 传送运动数据和 PID 数据 ,并通过 L M629 对电动机的运行进行监控。L M629 则根据单片机发来的数据生成速度图 ,进行位置跟踪 ,PID 控制和生成 PWM 信号输出。

基于Matlab的虚拟现实技术在机器人足球中的应用

第26卷第3期长春工业大学学报(自然科学版) V ol 26,N o.3 2005年9月 Journal o f Changchun U niv ersity of T echonolog y(Nat ur al Science Edition) Sep 2005 文章编号:1006-2939(2005)03-0221-04基于Matlab的虚拟现实技术在机器人足球中的应用*于雅莉1, 于微波2, 姜长泓2(1.哈尔滨工程大学工程训练中心,黑龙江哈尔滨 150001; 2.长春工业大学电气及电子工程学院,吉林长春 130012)摘要:在机器人足球比赛中,传统方式是通过摄像头采集图像信息,在信息的传输过程会存在较大的时延问题。

利用虚拟现实视觉临场感技术,可以解决时延问题,提高参赛机器人的控制精度。

详细介绍了如何在M atlab和Simulink仿真环境中分别建立足球机器人的仿真模型,并对虚拟现实建模语言V RM L以及V RM L 构造器V-R ealm Builer2.0作了简单的阐述。

关键词:虚拟现实;虚拟现实建模语言;机器人足球中图分类号:T P242.62 文献标识码:A0 引言机器人足球比赛是近年来在国际上迅速开展起来的高技术对抗活动。

其中,涉及到的技术包括机器人学、机电一体化、多智能体协作、决策与对策、人工生命和传感器数据融合等。

所以,国内外有很多科技人员积极投身到这项科研当中,也取得了一定成果。

目前,足球机器人系统主要有三种控制方式:(1)远程遥控无智能机器人系统;(2)基于视觉的足球机器人系统;(3)基于机器人的足球机器人系统。

其中,多数足球机器人比赛是选择基于视觉的足球机器人作为实验平台。

比赛中采用的是通过摄像头装置获取机器人小车的运动状态,系统从2D投影中恢复有用的帧信息,将图像作为输入,根据图像建立现实世界的模型,进而产生控制输出。

整个图像传输过程要完成图像的光信号到电信号之间的转变、模拟数字信号的转变、图像预处理、图像分割、图像描述等环节,因此,必然会存在较大的时延。

机器人足球比赛中控制策略的研究

机器人足球比赛中控制策略的研究近年来，机器人技术的飞速发展，不仅在生产制造、医疗护理等领域得到了广泛应用，也在体育竞技领域中崭露头角。

其中，机器人足球比赛尤为引人关注，不仅可以展示机器人的灵敏度和智能化，还可以提高人们对机器人的认识和喜爱度。

然而，机器人足球比赛中不同队伍之间除了技术实力之外，更加重要的是控制策略的研究。

在比赛中，每个机器人都需要快速反应和准确判断对手位置与与球的距离，并根据实时数据和对手行为动态调整策略，实现目标。

因此，控制策略的优化对于胜负的决定至关重要。

一、人工智能技术在机器人足球比赛中的应用在机器人足球比赛中，每个机器人都需要技能和策略相结合。

而人工智能技术则是提高机器人控制策略的有效手段。

首先，机器人需要具备学习能力，通过与对手的交互和胜负结果，不断适应对手的策略，并根据胜负情况对策略进行调整。

此外，使用深度学习等技术可以提高机器人对场景的理解和判断能力，如通过视频监控分析对手行为，判断其策略和意图并进行针对性的防守和反击。

其次，机器人控制策略需要与其他机器人进行沟通和协作，以实现更高效的实践鸟集效应。

因此，在机器人足球比赛中，集体控制策略的研究也十分重要。

例如，在多机器人协作中，可以借助集合算法和路径规划算法等技术，协调机器人的运动和顺序，以充分发挥机器人团队的整体战斗力。

二、大赛经验与团队协同的重要性机器人足球比赛需要充分的准备和规划，包括技术准备、总体战略、技术战术和小队战术等方面。

除了以上技术和策略因素之外，还包括个人素质和协同能力等非技术因素。

在机器人足球比赛中，机器人运动员的共同目标是得分赢球，而不是仅仅追求个人表现。

因此，除了对技术的精通和知识的熟悉之外，还需要具备优秀的协作能力。

在传球、防守、转换等方面，机器人需要配合默契，形成团队合作，以攻击对手。

此外，在机器人足球比赛中，积极参与大赛、分享经验和感悟，才能更好地获取竞技经验。

同时，不同团队的技术解决方案和控制策略也可能有所不同。

基于深度学习的人工智能足球机器人系统设计

基于深度学习的人工智能足球机器人系统设计人工智能（Artificial Intelligence，简称AI）技术的快速发展为许多领域带来了新的突破和机遇。

其中，人工智能足球机器人系统的设计与研究是近年来备受关注的热点之一。

本文将探讨基于深度学习的人工智能足球机器人系统的设计原理、关键技术和应用前景。

一、简介人工智能足球机器人系统是一种将人工智能技术应用于足球机器人的集成系统，旨在实现机器人对足球赛事的智能参与和实时决策。

该系统可以通过自主感知环境、自主学习和决策等机制，提升机器人在足球场上的运动能力和应对策略。

基于深度学习的人工智能足球机器人系统，以其优秀的模式识别和决策能力，为机器人在足球比赛中的表现带来巨大突破。

二、设计原理基于深度学习的人工智能足球机器人系统的设计原理主要包括感知、决策和控制三个关键环节。

1. 感知感知是人工智能足球机器人系统的第一步，通过传感器获取环境信息以帮助机器人理解比赛场景。

借助深度学习算法，可以将视觉传感器采集到的图像数据转化为有意义的信息。

在足球比赛中，机器人需要准确感知球的位置、其他机器人的位置和动作等，以决策最佳行动。

通过卷积神经网络（Convolutional Neural Network，简称CNN）等技术，可以有效提取图片中的特征并进行目标检测，从而实现对环境的感知。

2. 决策决策是指机器人根据感知到的信息进行推理和决策的过程。

在足球比赛中，机器人需要根据球的位置和移动轨迹，判断出最佳的策略来达到进球的目的。

基于深度学习的决策模型通常使用深度神经网络（Deep Neural Network，简称DNN）来建模和训练，使机器人能够通过模式识别和数据驱动的方式优化决策策略。

决策模型的训练可以使用强化学习等算法，通过不断与环境交互实现自我提升。

3. 控制控制是指机器人实施执行决策的过程，包括运动控制、动作执行等。

在足球比赛中，机器人需要快速、灵活地运动，以实现精准的球控和射门等动作。

基于ARM9的足球机器人底层控制系统的设计

Design of a soccer robot control system based on
ARM9
作者：李小光;吴茜琼
作者机构：洛阳理工学院电气工程与自动化系,河南洛阳471003
出版物刊名：周口师范学院学报
页码： 57-59页
年卷期： 2010年第5期
主题词：足球机器人;控制系统;ARM;LM629
摘要：设计了一种基于32位ARM处理器S3C2440和嵌入操作系统UC/OS-Ⅱ的足球机器人底层控制系统.重点介绍了以S3C2440为核心的控制系统组成,基于LM629的位置闭环单元,基于L298的功率放大模块和嵌入操作系统UC/OS-Ⅱ的软件设计策略.实验结果表明,系统具有比较高的精度和稳定性,系统设计合理、可行.。