發(fā)布時間：2021-10-09 12:38

　　隨著科技技術(shù)的不斷發(fā)展,娛樂機器人也獲得了充分的發(fā)展,目前已經(jīng)成為一個獨立的產(chǎn)業(yè)。舞蹈機器人屬于娛樂機器人的范疇,需要硬件和軟件的支持,控制系統(tǒng)是整個機器人的核心部分,其重要性不言而喻。本文對舞蹈機器人控制系統(tǒng)的設(shè)計過程進行了說明,筆者主要對控制系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計、軟件程序設(shè)計和關(guān)鍵算法三方面進行了研究。在硬件設(shè)計過程中,根據(jù)功能將電路進行了劃分,提高了硬件集成度和性價比。利用無線通訊模塊實現(xiàn)上下機位之間的通訊,通過端口擴展增加資源利用率。設(shè)計過程中利用CPLD實現(xiàn)了對舞蹈機器人的驅(qū)動輪脈沖信號的反饋檢測,結(jié)合四倍頻控制方法,在很大程度上提高了檢測準確度。利用總線擴展存儲器,滿足了機器人的存儲需求。舞蹈機器人的軟件系統(tǒng)在設(shè)計時采用了模塊化的設(shè)計思路。開發(fā)的上位機的人機交互界面可以滿足用戶控制舞蹈機器人以及進行可視化舞蹈動作編程的需求。利用PID閉環(huán)反饋控制算法以及同步補償算法,對機器人的行走路線進行定位,并確保機器人進行直線行走。為了讓機器人的動作更好的契合音樂節(jié)拍,筆者提出了一種基于音樂特征識別的策略,另外還增加了專家系統(tǒng)、模糊控制等多種智能處理手段,最終實現(xiàn)了動作和音樂的協(xié)調(diào)一致。 

【文章來源】：南昌大學(xué)江西省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：56 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 本文研究背景及意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 智能控制的發(fā)展和在機器人上的應(yīng)用
    1.4 論文主要研究內(nèi)容
第二章 機器人的坐標表示與坐標變換
    2.1 位置與姿態(tài)的描述
        2.1.1 位置描述
        2.1.2 姿態(tài)描述
    2.2 坐標變換
        2.2.1 平移坐標變換
        2.2.2 旋轉(zhuǎn)坐標的變換
        2.2.3 復(fù)合坐標變換
        2.2.4 齊次坐標變換
    2.3 舞蹈機器人數(shù)學(xué)模型
        2.3.1 自由度、關(guān)節(jié)與連桿的介紹
        2.3.2 機器人坐標系的幾何建模
    2.4 舞蹈機器人的笛卡爾空間位置控制
    2.5 小結(jié)
第三章 舞蹈機器人控制系統(tǒng)設(shè)計
    3.1 舞蹈機器人控制系統(tǒng)總體設(shè)計
    3.2 舞蹈機器人的結(jié)構(gòu)介紹
        (1) 電機
        (2) 舞蹈機器人的結(jié)構(gòu)介紹
    3.3 舞蹈機器人的硬件設(shè)計
        3.3.1 CPU及其外圍電路
        3.3.2 電源模塊
        3.3.3 電機驅(qū)動模塊
        3.3.4 速度檢測模塊
        3.3.5 無線通信模塊
        3.3.6 數(shù)據(jù)存儲模塊
        3.3.7 避障模塊
    3.4 舞蹈機器人控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計
        3.4.1 單片機端軟件設(shè)計
        3.4.2 CPLD端軟件設(shè)計
        3.4.3 上位機端軟件設(shè)計
        3.4.4 控制系統(tǒng)抗干擾措施
            (一) 硬件抗干擾
            (二) 軟件抗干擾
第四章 舞蹈機器人與音樂的同步性研究
    4.1 主要設(shè)計理念
    4.2 音樂特征識別
        4.2.1 基本音樂特征的識別
        4.2.2 復(fù)雜音樂特征的識別
            (1) 節(jié)奏
            (2) 旋律
            (3) 和聲
        4.2.3 整體音樂特征的識別
            (1) 曲式結(jié)構(gòu)
            (2) 情感內(nèi)涵
            (3) 音樂風(fēng)格
    4.3 舞蹈動作與音樂特征的匹配
        4.3.1 樂段匹配
        4.3.2 音符匹配
    4.4 同步演示
    4.5 本章小結(jié)
第五章 結(jié)束語
    5.1 論文工作總結(jié)
    5.2 展望
致謝
參考文獻


【參考文獻】：
期刊論文
[1]智能控制在機器人領(lǐng)域中的應(yīng)用[J]. 劉豐年.  信息與電腦(理論版). 2018(10)
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[3]一種基于單片機的舞蹈機器人的開發(fā)和設(shè)計[J]. 董麗.  西部皮革. 2017(08)
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[7]機器人PID控制算法研究與實現(xiàn)[J]. 王志勃,畢艷茹.  計算機技術(shù)與發(fā)展. 2014(10)
[8]基于ARM9的智能機器人控制系統(tǒng)的設(shè)計[J]. 曹大衛(wèi),王仁波.  電子質(zhì)量. 2013(06)
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[10]舞蹈機器人控制系統(tǒng)設(shè)計[J]. 陳宗君.  科學(xué)之友. 2013(01)

碩士論文
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[2]智能移動機器人控制系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[D]. 王良軍.哈爾濱工程大學(xué) 2010
[3]機器人PID控制技術(shù)的研究[D]. 王國安.東北大學(xué) 2008
[4]多功能智能移動機器人控制系統(tǒng)設(shè)計與分析[D]. 阮見.南京理工大學(xué) 2008
[5]智能移動機器人嵌入式控制系統(tǒng)開發(fā)與設(shè)計[D]. 陳志靈.西安理工大學(xué) 2008
[6]舞蹈機器人控制系統(tǒng)研究與設(shè)計[D]. 肖慧杰.東北大學(xué) 2006
[7]基于ATmega8515L的舞蹈機器人控制系統(tǒng)設(shè)計與研究[D]. 林海華.西北工業(yè)大學(xué) 2005
[8]基于80C196KC單片機的舞蹈機器人控制系統(tǒng)[D]. 代庚辛.西北工業(yè)大學(xué) 2004



本文編號：3426396