隨著科技的高速發(fā)展,各種智能型機(jī)器人產(chǎn)品逐漸投入使用,正在改變?nèi)藗兊纳�。“跟隨型”機(jī)器人是其中的一個重要部分。“自動跟隨小車”作為一個特殊產(chǎn)品,在很早就被提出來。國內(nèi)外有公司已經(jīng)推出了這方面的產(chǎn)品,其中的跟隨定位大都是基于有源定位技術(shù),被跟隨目標(biāo)需要攜帶一個信號發(fā)射裝置。這種方式實際應(yīng)用中存在諸多不便,且產(chǎn)品價格昂貴,暫時不能廣泛應(yīng)用。為了實現(xiàn)自動跟隨小車的廣泛應(yīng)用,給人們生活提供便捷。本文提供了一套超聲波陣列定位目標(biāo)和識別障礙物的方法。本文對小車前方可能出現(xiàn)的情況進(jìn)行歸納分析并給出相應(yīng)的控制策略,分析了超聲波測距中誤差產(chǎn)生的原因并給出解決方案。采用FPGA芯片作為小車的控制器,設(shè)計了一套完整的控制系統(tǒng),主要分為主控制單元、檢測單元、運動單元三個部分。通過5個超聲波檢測模塊組成檢測單元,實現(xiàn)目標(biāo)和障礙的檢測。跟隨控制是基于增量式數(shù)字PID實現(xiàn)的,將目標(biāo)與小車的實際距離與設(shè)定的距離進(jìn)行比較,然后通過FPGA實時調(diào)整PWM波的占空比來實現(xiàn)跟隨控制。小車由安裝在前輪上的兩個直流電機(jī)驅(qū)動,轉(zhuǎn)向控制是通過控制兩個電機(jī)的轉(zhuǎn)速差來實現(xiàn)。此外還包括UART調(diào)試模塊、語音播報模塊及其它輔助模塊等設(shè)計。... 

【文章頁數(shù)】：70 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
中文摘要
ABSTRACT
1.緒論
    1.1 引言
    1.2 國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r
    1.3 課題的研究意義
    1.4 論文內(nèi)容安排
    1.5 本章小結(jié)
2.系統(tǒng)總體設(shè)計與定位方式的選擇
    2.1 總體設(shè)計
    2.2 定位方式的分析和選擇
    2.3 超聲波定位算法理論分析
        2.3.1 側(cè)向交叉定位(Lateral cross location)原理
        2.3.2 三維空間差動超聲波定位法
        2.3.3 三邊測量(Trilateration)定位算法
        2.3.4 AOA和 TDOA定位算法
    2.4 本章小結(jié)
3.檢測理論與控制策略
    3.1 超聲波測量陣列設(shè)計與分析
        3.1.1 超聲檢測陣列設(shè)計
        3.1.2 車前檢測區(qū)域劃分
    3.2 車前路況分類及控制策略
    3.3 超聲波測距誤差分析和處理
        3.3.1 超聲波測距誤差分析
        3.3.2 超聲波測距誤差處理
    3.4 本章小結(jié)
4.小車控制器的FPGA實現(xiàn)
    4.1 FPGA項目開發(fā)
        4.1.1 系統(tǒng)軟件開發(fā)環(huán)境
        4.1.2 FPGA開發(fā)流程
        4.1.3 ModelSim介紹
        4.1.4 Signaltap
        4.1.5 數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計思想方法
    4.2 主控制板的功能分析
    4.3 FPGA控制系統(tǒng)頂層設(shè)計
    4.4 主控單元設(shè)計
    4.5 超聲波檢測單元設(shè)計
        4.5.1 程序設(shè)計
        4.5.2 超聲波檢測單元測試
    4.6 UART的模塊設(shè)計
    4.7 語音模塊的控制
    4.8 本章小結(jié)
5.運動單元設(shè)計
    5.1 運動單元控制原理
    5.2 PID控制器Verilog HDL實現(xiàn)
        5.2.1 PID算法分析
        5.2.2 PID的硬件模型
    5.3 硬件電路介紹
    5.4 PWM發(fā)生器設(shè)計
    5.5 本章小結(jié)
6.總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
作者簡介


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[2]LoRa無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與應(yīng)用現(xiàn)狀研究[J]. 王鵬,劉志杰,鄭欣.  信息通信技術(shù). 2017(05)
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[4]21世紀(jì)最新購物滑輪包長什么樣[J]. 杜啟榮,凌啟渝.  建筑工人. 2017(04)
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碩士論文
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[2]基于地磁場和RSSI的室內(nèi)定位算法設(shè)計與實現(xiàn)[D]. 王欣.杭州電子科技大學(xué) 2014
[3]基于超聲波測距的機(jī)器人定位與避障[D]. 徐躍.齊魯工業(yè)大學(xué) 2013
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[5]自動跟隨小車控制系統(tǒng)[D]. 劉偉麗.長春理工大學(xué) 2013
[6]基于FS8610的網(wǎng)絡(luò)電子收銀秤的設(shè)計與實現(xiàn)[D]. 謝應(yīng)宸.蘇州大學(xué) 2009
[7]智能小車運動控制技術(shù)的研究[D]. 王晶.武漢理工大學(xué) 2009
[8]基于藍(lán)牙無線技術(shù)的室內(nèi)定位方法的研究[D]. 王小好.浙江工業(yè)大學(xué) 2007
[9]基于超聲波定位技術(shù)的障礙探測系統(tǒng)[D]. 阮一暉.蘇州大學(xué) 2007



本文編號：3729166