基于機(jī)器人創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)室方案

/基于機(jī)器人的物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)室建設(shè)方案組成模塊關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)用途BS2微控制器應(yīng)用開發(fā)平臺(tái)BS2微控制器加帶面包板的教學(xué)板物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)嵌入式系統(tǒng)開發(fā)平臺(tái)C51/AVR單片機(jī)應(yīng)用開發(fā)平臺(tái)AT89S52和Atmega8單片機(jī)和帶面包板的教學(xué)板物聯(lián)網(wǎng)單片機(jī)系統(tǒng)開發(fā)平臺(tái)，用作專業(yè)基礎(chǔ)平臺(tái)基于ARMV7CoretexM3嵌入式開發(fā)平臺(tái)帶面包板的嵌入式開發(fā)平臺(tái)用作高端、專業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用嵌入式開發(fā)平臺(tái)兩輪小車對(duì)象兩伺服舵機(jī)、合金車體等移動(dòng)對(duì)象，模擬運(yùn)輸車輛等中型自主移動(dòng)機(jī)器人（含筆記本控制器）兩輪直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，驅(qū)控一體化控制器，全自動(dòng)導(dǎo)航能力，PC上位機(jī)智能控制器，配備RFID讀卡設(shè)備和自主導(dǎo)航設(shè)備作為移動(dòng)的平臺(tái)到室內(nèi)或者室外讀取各種物品的標(biāo)簽和相應(yīng)物品屬性，再通過無線局域網(wǎng)發(fā)到互聯(lián)網(wǎng)上RFID標(biāo)簽直徑50mm，圓形，進(jìn)口，125KHz頻率，讀取距離2~5英寸作為物體標(biāo)識(shí)，或者機(jī)器人身份標(biāo)識(shí)無線射頻識(shí)別卡通過USB口與電腦連接并供電，2400bps串行通訊速率，尺寸62.2mmWx82.5mmH可連接到工作站PC，或者移動(dòng)機(jī)器人的控制PC上擴(kuò)展智能傳感器套件循跡傳感器模組、超聲波傳感器、數(shù)字編碼器套件、雙軸加速度傳感器、三軸加速度傳感器、顏色傳感器、溫濕度傳感器、CMU攝像頭、傳感器安裝云臺(tái)各一套，都能直接通過面包板與微控制器集成安裝到機(jī)器人上或者物體上面，檢測(cè)機(jī)器人或者物體屬性RF接收和發(fā)射模塊433MHz，傳送速率1200至9600bps，信息傳送距離100m用于遠(yuǎn)程操控機(jī)器人XBee無線通訊模塊1mW芯片天線，250kbps~115kbps，室內(nèi)30m，室外100m通訊距離用于無線傳送物品或者設(shè)備信息小型GPS模塊GPS模塊具有內(nèi)部集成天線,依靠多達(dá)12顆衛(wèi)星，能夠輸出標(biāo)準(zhǔn)的基于NMEA0183字段或者經(jīng)過處理后的數(shù)據(jù)信息。GPS通過串行通信接口，能夠提供當(dāng)前的時(shí)間、日期、緯度、經(jīng)度、海拔高度、速度和前進(jìn)方向等數(shù)據(jù)信息。實(shí)際應(yīng)用：導(dǎo)航、跟蹤系統(tǒng)、繪圖、車隊(duì)管理以及機(jī)器人等。跟蹤并感知機(jī)器人位置配套電腦和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備PC機(jī)等配套物體和設(shè)施帶顏色的物體、機(jī)器人跟蹤軌道、障礙物等注意：以上設(shè)備數(shù)量可以根據(jù)學(xué)校實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。目錄一、方案背景 2二、方案目的 2三、項(xiàng)目設(shè)計(jì) 2四、設(shè)備配置 21、BS2微控制器應(yīng)用開發(fā)平臺(tái) 22、C51/AVR單片機(jī)應(yīng)用開發(fā)平臺(tái) 33、基于ARMV7CoretexM3嵌入式開發(fā)平臺(tái) 54、兩輪小車對(duì)象 55、中型自主移動(dòng)機(jī)器人 66、擴(kuò)展智能傳感器套件 10循跡傳感器模組 10超聲波傳感器 10編碼器反饋套件 10雙軸加速度計(jì) 10三軸加速度計(jì) 11顏色傳感器套件 11溫濕度傳感器 11視頻采集套件 11傳感器安裝云臺(tái) 127、RF無線電發(fā)射/接受模塊 128、無線射頻識(shí)別卡(USB或串口通信) 129、小型GPS模塊 12五、方案配置及報(bào)價(jià) 12一、方案背景傳感與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)之后，世界信息產(chǎn)業(yè)的第三大浪潮，該技術(shù)通過現(xiàn)代智能傳感器技術(shù)、射頻識(shí)別（RFID）技術(shù)、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進(jìn)行信息交換和通訊，以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。本方案將機(jī)器人模擬各種物流車輛和偵察機(jī)器人等，將每一個(gè)機(jī)器人的本身信息和感知到的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境信息同互聯(lián)網(wǎng)連接起來，以實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的感知信息傳輸、機(jī)器人識(shí)別和定位、跟蹤、監(jiān)控和管理功能。二、方案目的機(jī)器人是未來技術(shù)的核心，裝備各種傳感器的機(jī)器人可以模擬未來各種移動(dòng)智能設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)周邊環(huán)境（如溫度、濕度、光強(qiáng)等）和被偵測(cè)物體的特性（如濃度、密度、溫度）檢測(cè)與信號(hào)轉(zhuǎn)換，并通過無線傳輸機(jī)器人和RFID技術(shù)連接到互聯(lián)網(wǎng)。為了使學(xué)生能夠真正掌握互聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù)（包括射頻技術(shù)、傳感技術(shù)、GPS技術(shù)和ZigBee無線傳輸技術(shù)等），本實(shí)驗(yàn)室通過提供各種機(jī)器人對(duì)象、傳感器模塊、無線傳送模塊和GPS模塊的組合，讓學(xué)生在構(gòu)建各種物聯(lián)網(wǎng)的過程中掌握物聯(lián)網(wǎng)的集成技術(shù)和應(yīng)用編程方法。三、項(xiàng)目設(shè)計(jì)1、給固定的物體增加RFID標(biāo)簽、傳感和發(fā)射模塊，直接將物體的屬性等信息發(fā)到互聯(lián)網(wǎng)上，實(shí)現(xiàn)對(duì)不可移動(dòng)的設(shè)備和財(cái)產(chǎn)的監(jiān)控和保管；2、給移動(dòng)的物流車輛或者其它移動(dòng)設(shè)備增加傳感和無線傳送功能，將本身的屬性或者感知到周邊環(huán)境信息發(fā)送到互聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)移動(dòng)設(shè)備或者財(cái)產(chǎn)的監(jiān)控和管理。3、其他物聯(lián)網(wǎng)擴(kuò)展應(yīng)用。四、設(shè)備配置1、BS2微控制器應(yīng)用開發(fā)平臺(tái)BS微控制器是以PBASIC為編程語言，控制器本身植入了PBasic語言解釋器，通過解釋器對(duì)PBASIC應(yīng)用程序進(jìn)行解釋執(zhí)行的微型計(jì)算機(jī)，一般具有8路或16路I/O通道，每個(gè)I/O通道管腳可直接連接到按鈕開關(guān)、發(fā)光二極管、揚(yáng)聲器、電壓計(jì)及其它TTL裝置等。通過增加一到兩個(gè)額外元器件，I/O接腳就可以連接到非TTL裝置，如線圈、繼電器等。根據(jù)存儲(chǔ)容量、處理器速度、以及指令執(zhí)行速度的不同分為若干型號(hào)。機(jī)器人上常見的BS系列控制器如下：PIC2芯片由一個(gè)5伏特電壓調(diào)節(jié)器、晶振、SerialEEPROM和PBASIC解釋器（使用MicroChip公司8位的PIC16C57單片機(jī)）組成，PBASIC程序儲(chǔ)存在非揮發(fā)性(斷電后程序仍可保留)的SerialEEPROM內(nèi)，解釋器從EEPROM讀取已儲(chǔ)存的程序代碼或?qū)?shù)據(jù)寫進(jìn)去。解釋器每次讀取一條指令，經(jīng)過解釋后對(duì)輸入/輸出接腳、或本身內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行適當(dāng)?shù)牟僮?。PBASIC程序儲(chǔ)存在EEPROM中，程序可無限地被重復(fù)修改及寫入。PIC2被封裝為24腳雙列直插式芯片，含有兩個(gè)專用個(gè)串行通訊口，16個(gè)IO管腳，以及供電管腳。2、C51/AVR單片機(jī)應(yīng)用開發(fā)平臺(tái)C51/AVR教學(xué)板涵蓋了由“AT89S52”組成的51單片機(jī)最小系統(tǒng)和由“ATMEGA8”AT89S52是一種高性能、低功耗的8位單片機(jī)，內(nèi)含8k字節(jié)ISP（In-systemProgrammable,在系統(tǒng)編程）可反復(fù)擦寫1000次的FLASH只讀程序存儲(chǔ)器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS51指令系統(tǒng)及其引腳結(jié)構(gòu)。在實(shí)際工程應(yīng)用中，功能強(qiáng)大的AT89S52已成為許多高性價(jià)比嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)的解決方案。對(duì)微控制編程采用德國(guó)KEIL公司出品的51系列單片機(jī)C語言集成開發(fā)系統(tǒng)。通過該集成開發(fā)系統(tǒng)，可以直接對(duì)單片機(jī)的4個(gè)8位的并行I/O口：P0、P1、P2和P3進(jìn)行編程控制。這4個(gè)接口，既可以被定義為輸入，也可以被定義為輸出；可按8位處理，也可按位方式（1位）使用。AT89S52芯片是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的40引腳雙列直插式集成電路芯片。ATmega8作為CPU，ATmega8是一種比51系列更為強(qiáng)大的高性能、低功耗的8位單片機(jī)，不需要仿真機(jī)和編程機(jī)，只需運(yùn)用ISP電纜就可以對(duì)單片機(jī)的FLASH反復(fù)擦寫10000次以上，因此使用起來特別方便簡(jiǎn)單，尤其適合初學(xué)者使用，而且配置十分靈活，可擴(kuò)展性特別強(qiáng)。在實(shí)際工程應(yīng)用中，功能強(qiáng)大的ATmega8已成為許多高性價(jià)比嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)的解決方案。對(duì)微控制編程采用WinAVR編輯器集成開發(fā)系統(tǒng)。通過該集成開發(fā)系統(tǒng)，可以對(duì)AVR系列單片機(jī)擁有的23個(gè)可編程、并且內(nèi)部帶上拉電阻的并行I/O口：PC、PB和PD進(jìn)行編程控制。這23個(gè)接口，既可作為輸入，也可以作為輸出；可按8位處理，也可按位方式（1位）使用。單片機(jī)ATmega8是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的28引腳雙列直插式集成電路芯片。主要特點(diǎn)通過兩個(gè)跳線，實(shí)現(xiàn)51單片機(jī)和AVR單片機(jī)切換工作或同時(shí)工作。在一塊控制板上完成AVR和C51間的異種單片機(jī)間通信實(shí)驗(yàn)。配備各自獨(dú)立的RS232接口，實(shí)現(xiàn)與計(jì)算機(jī)進(jìn)行串行通信。配備各自獨(dú)立的ISP接口，實(shí)現(xiàn)在系統(tǒng)編程。配備各自獨(dú)立的20PIN排母接口，實(shí)現(xiàn)與其他設(shè)備如液晶屏、視頻采集等套件的連接，從而完成更多任務(wù)。為每種單片機(jī)配備4組3PIN電機(jī)驅(qū)動(dòng)接口，為機(jī)器人的伺服電機(jī)提供電源和驅(qū)動(dòng)信號(hào)。提供47mm×36mm的實(shí)驗(yàn)面包板，結(jié)合單片機(jī)各IO口，可搭建電路，或與其他傳感器連接，完成更多的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)。配件清單電路板（包含電源模塊和相關(guān)接口）Atmel89S52單片機(jī)AtmelAtmega8-16PU單片機(jī)技術(shù)參數(shù)尺寸：102mm×97mm電源：6～9V直流電源晶振：11.0592MHz(89S52)4MHz(AVR)89S52性能參數(shù)與MCS-51單片機(jī)產(chǎn)品兼容8K字節(jié)在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器擦寫壽命1000次256字節(jié)的片內(nèi)RAM512字節(jié)的片內(nèi)EEPROM三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器32個(gè)可編程I/O口線三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器八個(gè)中斷源全雙工UART串行通道低功耗空閑和掉電模式掉電后中斷可喚醒看門狗定時(shí)器掉電標(biāo)識(shí)符工作電壓：4.2-5.5VAtmega8性能參數(shù)高性能、低功耗的8位AVR微處理器8K字節(jié)的系統(tǒng)內(nèi)可編程Flash擦寫壽命10,000次512字節(jié)的EEPROM1K字節(jié)的片內(nèi)SRAM23個(gè)可編程的I/O口通過片上Boot程序?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)編程兩個(gè)具有獨(dú)立預(yù)分頻器8位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器,一個(gè)具有預(yù)分頻器、比較功能和捕捉功能的16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器兩個(gè)可編程的串行USART具有獨(dú)立振蕩器的實(shí)時(shí)計(jì)數(shù)器RTC三通道PWM8路10位ADC可工作于主機(jī)/從機(jī)模式的SPI串行接口具有獨(dú)立片內(nèi)振蕩器的可編程看門狗定時(shí)器工作電壓：2.7～5.5V3、基于ARMV7CoretexM3嵌入式開發(fā)平臺(tái)“大學(xué)版”包含Cortex-M3嵌入式系統(tǒng)的JTAG接口（底板）、RS232串口（底板）、CAN總線接口（底板）、USB接口（底板）、SD卡接口（底板）、觸摸屏接口（底板）、音頻接口（底板）、存儲(chǔ)擴(kuò)展接口（底板）、RTC實(shí)時(shí)時(shí)鐘接口（底板）、I2C/EEPROM接口（底板）、A/D接口（底板）、Key接口（底板）、LED接口（底板面包板外接）、LCD1602接口（底板）、LCD12864接口（底板）、TFTLCD接口等，還包括常用數(shù)字溫度傳感器，覆蓋范圍極廣，便于教學(xué)；還安裝了150mm×120mm大小的面包板，結(jié)合提供的接口，可以在上面連接傳感器；此外還提供了20PIN的排母，可以用來擴(kuò)展新的面包板或更多的傳感器模塊,支持多種電源接口：電池、USB（可采用電腦、筆記本USB接口供電，方便學(xué)生學(xué)習(xí)）、變壓器、開關(guān)電源。支持5-12V寬電源供電。主要技術(shù)指標(biāo)：1、采用模塊化結(jié)構(gòu)、開放式接口；2、在PC機(jī)上用軟件對(duì)開發(fā)板進(jìn)行編程，在通過ULINK仿真器連接JTAG口將程序下載到開發(fā)板中，拔去連接線，可按指令自主運(yùn)行編寫的程序；3、引出所有I/O口方便2次開發(fā)，或者科技創(chuàng)新；4、支持80路數(shù)字式輸出，可控制至多80個(gè)舵機(jī)、繼電器、電繼閥、LED燈、蜂鳴器；5、16路12位模擬輸入，I2C6、具有基本傳感器：紅外、光敏、麥克風(fēng)、碰撞等；可配置擴(kuò)展傳感器或執(zhí)行機(jī)構(gòu)，如：滅火風(fēng)扇，超聲測(cè)距，紅外測(cè)距等。4、兩輪小車對(duì)象名稱圖片參數(shù)伺服電機(jī)外形尺寸（mm）：40.5x20.0x38.0重量：45.0g速度：0.19sec/60°扭矩：47oz-in底盤底盤1個(gè)電池盒1個(gè)輪子和支撐腳輪1套連接螺絲1套等5、中型自主移動(dòng)機(jī)器人中型自主移動(dòng)機(jī)器人是一個(gè)集機(jī)器人教學(xué)、研究一體的綜合平臺(tái)，具有可靠性高，系統(tǒng)開放性大，可擴(kuò)展性好等特點(diǎn)。它融小車機(jī)械、精密傳動(dòng)、智能伺服驅(qū)動(dòng)、實(shí)時(shí)圖像處理與圖像識(shí)別、自組織與自學(xué)習(xí)、多智能體協(xié)調(diào)以及無線通訊技術(shù)于一體，既是一個(gè)典型的機(jī)電一體化系統(tǒng)開發(fā)平臺(tái)，又是一個(gè)多智能體系統(tǒng)、多機(jī)器人協(xié)調(diào)合作與對(duì)抗的研究平臺(tái)。1、中型智能機(jī)器人系統(tǒng)軟件平臺(tái)組成中型智能機(jī)器人系統(tǒng)軟件由五部分組成：視覺模塊、個(gè)體策略模塊、整體策略模塊、運(yùn)動(dòng)控制模塊及網(wǎng)絡(luò)通信模塊。1）．視覺模塊：視覺模塊是一套面向多種應(yīng)用的實(shí)時(shí)機(jī)器視覺軟件。具有目標(biāo)識(shí)別、跟蹤、定位、通信等多種功能?？梢赃m用于單目視覺、全景視覺以及顯微視覺系統(tǒng)。主要功能及特點(diǎn)如下：多目標(biāo)跟蹤，可以設(shè)定8個(gè)顏色通道。目標(biāo)定位，可以計(jì)算目標(biāo)的相對(duì)距離和朝向。實(shí)時(shí)圖像處理，處理速度為25幀/秒（2.0GHzP4-MCPU，256MRAM，320×240圖像分辨率）提供二次開發(fā)的接口(C++)圖像處理結(jié)果可以網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)調(diào)用通道學(xué)習(xí)結(jié)果可以保存和調(diào)用支持在線和離線兩種特征學(xué)習(xí)方式。窗口式操作界面，簡(jiǎn)單易用HIS（色調(diào)/亮度/飽和度）顏色空間域值劃分，對(duì)光線變化的魯棒性強(qiáng)。2）．個(gè)體策略模塊：個(gè)體策略模塊是對(duì)機(jī)器人個(gè)體的規(guī)劃與控制。主要功能及特點(diǎn)如下：機(jī)器人規(guī)劃與控制，包括避障、導(dǎo)航、路徑規(guī)劃等。傳感器融合，包括對(duì)全向視覺、前向視覺、里程計(jì)等信息的融合。遞階式體系結(jié)構(gòu)：具備完整的任務(wù)規(guī)劃和行為控制機(jī)制。提供了豐富的標(biāo)準(zhǔn)API函數(shù)：加快了用戶二次開發(fā)進(jìn)度?；谶M(jìn)程間通信（IPC）的軟件結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)靈活、快捷的編程方式。采用面向?qū)ο蟮募夹g(shù)設(shè)計(jì)軟件，使整個(gè)程序設(shè)計(jì)更加標(biāo)準(zhǔn)化?；旌鲜降目刂企w系結(jié)構(gòu)，使機(jī)器人兼?zhèn)湟?guī)劃能力和快速的反應(yīng)能力?；跔顟B(tài)機(jī)的行為產(chǎn)生機(jī)制，便于用戶理解并設(shè)計(jì)新行為。預(yù)定義豐富的標(biāo)準(zhǔn)API行為函數(shù)，加快用戶開發(fā)程序的進(jìn)度。3）．整體策略模塊：教練模塊是用于多移動(dòng)機(jī)器人控制的一個(gè)任務(wù)規(guī)劃與實(shí)施平臺(tái)，主要解決機(jī)器人的傳感、通信、控制、規(guī)劃和協(xié)作等關(guān)鍵問題，可以完成多移動(dòng)機(jī)器人的編隊(duì)、合作導(dǎo)航、定位、踢足球等多種復(fù)雜任務(wù)，其中涉及技術(shù)領(lǐng)域較多，如多機(jī)器人學(xué)、任務(wù)規(guī)劃、多智能體系統(tǒng)、分布式感知、人機(jī)交互、網(wǎng)絡(luò)通訊等。軟件主要功能及特點(diǎn)如下：在程序設(shè)計(jì)上，本軟件采用面向?qū)ο蠛蛨D形化的方法，使用了大量的可視化控件，為用戶提供了一個(gè)簡(jiǎn)潔易用的開發(fā)設(shè)計(jì)環(huán)境。易用性：本軟件所實(shí)現(xiàn)的功能都可由用戶使用鼠標(biāo)操作來完成，同時(shí)提供一些鍵盤功能鍵與快捷鍵方便用戶的使用。所有操作都不需要用戶進(jìn)行代碼編寫（獲得作者許可的對(duì)軟件的二次開發(fā)除外）。圖形化：本軟件使用了大量的可視化控件，同時(shí)為了實(shí)現(xiàn)有限狀態(tài)機(jī)的方法還自主開發(fā)了大量的實(shí)用控件。重用性：對(duì)于機(jī)器人任務(wù)，可以保存、重用，并且可以將任務(wù)合并、修正?？蓴U(kuò)展性：在軟件中，為用戶保留了狀態(tài)和觸發(fā)的擴(kuò)展，用戶可以根據(jù)自己的使用需要自行設(shè)計(jì)添加新的狀態(tài)和觸發(fā)，只要滿足約定的控件要求和設(shè)計(jì)正確的通訊報(bào)文，用戶自定義的控件使用起來與系統(tǒng)控件同樣簡(jiǎn)單方便。4）．運(yùn)動(dòng)控制模塊運(yùn)動(dòng)控制模實(shí)現(xiàn)了對(duì)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的控制，可實(shí)現(xiàn)位置、速度控制。整個(gè)模塊窗口式操作界面，簡(jiǎn)單易用。有很強(qiáng)的可擴(kuò)展性，方便用戶二次開發(fā)。運(yùn)動(dòng)控制接口函數(shù)DLL庫，提供機(jī)器人底層運(yùn)動(dòng)控制所需的各種功能函數(shù)，包括電機(jī)運(yùn)動(dòng)方式、加減速模式、電機(jī)控制方式的設(shè)置等。運(yùn)動(dòng)控制調(diào)試環(huán)境模塊，能夠?qū)C(jī)器人運(yùn)動(dòng)電機(jī)的電流環(huán)、速度環(huán)和位置環(huán)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整和設(shè)置，使電機(jī)處于最佳的工作狀態(tài)。機(jī)器人規(guī)定動(dòng)作演示軟件及其源代碼：機(jī)器人表演走往復(fù)直線、矩形、三角形和圓形軌跡，為機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制提供實(shí)際案例?；诩t外傳感器的避障演示軟件及其源代碼：基于機(jī)器人反應(yīng)式行為理論設(shè)計(jì)的機(jī)器人避障算法和演示軟件。語音識(shí)別的演示軟件及其源代碼：通過語音遠(yuǎn)程控制機(jī)器人系統(tǒng)的行為和動(dòng)作?；谌蛞曈X系統(tǒng)的顏色體跟蹤演示軟件及其部分源代碼：計(jì)算機(jī)視覺的基礎(chǔ)理論和實(shí)現(xiàn)技術(shù)。5）．平臺(tái)外型6）.平臺(tái)特點(diǎn)系統(tǒng)控制架構(gòu)采用上下位機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制結(jié)構(gòu)，尺寸緊湊，可以非常方便地?cái)U(kuò)展運(yùn)動(dòng)控制軸和運(yùn)動(dòng)控制器，傳統(tǒng)的機(jī)器人基本都采用通用DSP運(yùn)動(dòng)控制卡，通過PCI總線或者104總線與PC連接，擴(kuò)展控制卡比較困難和麻煩，而且尺寸較大。多軸控制與驅(qū)動(dòng)器通過串口與上位計(jì)算機(jī)通訊，連接簡(jiǎn)單可靠，而通用DSP運(yùn)動(dòng)控制卡與PC的連接采用PCI總線或其它總線結(jié)構(gòu)，當(dāng)機(jī)器人在劇烈運(yùn)動(dòng)的過程中，容易死機(jī)，造成機(jī)器人系統(tǒng)的可靠性不高。運(yùn)動(dòng)控制器采用驅(qū)動(dòng)與控制一體化DSP智能模塊，大大減少了電氣系統(tǒng)連線，進(jìn)一步提高了系統(tǒng)的可靠性。而傳統(tǒng)的機(jī)器人基本都采用運(yùn)動(dòng)控制器加獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)模塊，大大增加了系統(tǒng)的電氣連線，降低了系統(tǒng)的可靠性。上位機(jī)可以采用筆記本、嵌入式工控機(jī)或普通工控機(jī)，用戶可以根據(jù)應(yīng)用靈活選擇，并可以隨時(shí)升級(jí)，而傳統(tǒng)的機(jī)器人通常都是采用普通工控機(jī)，與下位控制卡緊耦合，升級(jí)換代比較麻煩。7）.可作為教學(xué)及科研平臺(tái)提供完善的教學(xué)指引，配套教材：《智能移動(dòng)機(jī)器人的制作與編程》編著者：深圳市鷗鵬科技有限公司秦志強(qiáng)博士華南理工大學(xué)閔華清教授出版社：電子工業(yè)出版社教材目錄和內(nèi)容：第1章 智能移動(dòng)機(jī)器人的大腦和編程環(huán)境……………1 1.1 智能移動(dòng)機(jī)器人的大腦硬件和軟件…….………1 1.2 筆記本電腦………………….……2 1.3 嵌入式工控機(jī)………………….…5 1.4 編程環(huán)境的安裝與使用…………….…………8第2章 智能移動(dòng)機(jī)器人的伺服電機(jī)與運(yùn)動(dòng)控制……17 2.1 直流伺服電機(jī)簡(jiǎn)介………………17 2.2 智能運(yùn)動(dòng)控制與驅(qū)動(dòng)器簡(jiǎn)介…………..……19 2.3 智能運(yùn)動(dòng)控制器的調(diào)試環(huán)境……………..……20 2.4 直流伺服電機(jī)的力矩控制……………..………25 2.5 直流伺服電機(jī)的速度控制………………..……27 2.6 直流伺服電機(jī)的位置控制……………..………29 2.7 智能控制器的DLL與編程………..…………..31第3章 智能移動(dòng)機(jī)器人的移動(dòng)機(jī)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)測(cè)試……………..………39 3.1 兩輪差動(dòng)移動(dòng)機(jī)構(gòu)與運(yùn)動(dòng)學(xué)編程………………..……………393.2 三輪萬向移動(dòng)機(jī)構(gòu)與運(yùn)動(dòng)學(xué)編程……..………41 3.3 四輪萬向移動(dòng)機(jī)構(gòu)與運(yùn)動(dòng)學(xué)編程………………..……………43 3.4 兩輪差動(dòng)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)測(cè)試編程……………..……………45第4章 智能移動(dòng)機(jī)器人的力覺導(dǎo)航………………..………………51 4.1 直流伺服電機(jī)的力覺反饋……..……………51 4.2 智能移動(dòng)機(jī)器人的力覺導(dǎo)航策略與編程………..……………52第5章 智能移動(dòng)機(jī)器人的紅外導(dǎo)航…………..…59 5.1 紅外測(cè)距傳感器簡(jiǎn)介…………..……………59 5.2 紅外導(dǎo)航策略與編程……………..……………60 5.3 紅外和力覺的混合導(dǎo)航策略與編程…………………..……63第6章 智能移動(dòng)機(jī)器人的超聲導(dǎo)航…………..67 6.1 超聲波測(cè)距傳感器簡(jiǎn)介………..67 6.2 超聲導(dǎo)航策略與編程…………………..………68 6.3 超聲、紅外和力覺的混合導(dǎo)航策略與編程………….……….………………73第7章 智能移動(dòng)機(jī)器人的目標(biāo)跟蹤…………..…81 7.1 全向視覺系統(tǒng)的簡(jiǎn)介…………………..………81 7.2 目標(biāo)顏色的選定和顏色濾波器的調(diào)整………………..………84 7.3 顏色目標(biāo)的跟蹤策略……………..……………88 7.4 全向視覺系統(tǒng)的DLL與編程…………….……92 7.5 顏色球跟蹤實(shí)踐……………….…………..…106第8章 智能移動(dòng)機(jī)器人的人臉識(shí)別與跟蹤……111 8.1 人臉識(shí)別視覺系統(tǒng)簡(jiǎn)介………….………..…111 8.2 人臉識(shí)別系統(tǒng)的DLL與編程……………..…115 8.3 人臉跟蹤………………………119第9章 智能移動(dòng)機(jī)器人的通訊與協(xié)作……….……………..…127 9.1 無線通訊網(wǎng)絡(luò)…………………….………..…127 9.2 智能移動(dòng)機(jī)器人的遠(yuǎn)程操作………….………130 9.3 多智能機(jī)器人的通訊實(shí)踐…………….………136第10章 智能移動(dòng)機(jī)器人的應(yīng)用——RoboCup中型足球機(jī)器人競(jìng)賽…….………..15110.1 RoboCup中型組足球機(jī)器人競(jìng)賽簡(jiǎn)介………..…..........…..………….…15110.2 足球機(jī)器人的軟件模型……………….……15510.3 足球機(jī)器人的視覺模塊與使用………….…16010.4 足球機(jī)器人的世界模型…………….…………17110.5 足球機(jī)器人的決策狀態(tài)機(jī)…………….………17610.6 足球機(jī)器人的對(duì)抗演練……….………………1806、擴(kuò)展智能傳感器套件循跡傳感器模組循跡傳感器模組由4組QTI傳感器組成，經(jīng)過組合使用，可以使機(jī)器人完成跟隨黑線運(yùn)動(dòng)的動(dòng)作，另外我們也可提供焊裝好4組QTI傳感器的單塊板方式下的套件。QTI傳感器由紅外發(fā)射和接收器組成，用來檢測(cè)物體表面的反射率，原本是用在機(jī)器人上檢測(cè)邊界。原理及其應(yīng)用：當(dāng)QTI傳感器走過一個(gè)黑的表面，反射率較低，經(jīng)過一個(gè)亮的表面，反射率是較高。模塊里面有一個(gè)RC電路，反射率的變化使得電路中的電流變化，而導(dǎo)致RC電路充放電時(shí)間的變化，通過RCtime來測(cè)量反射率，來實(shí)現(xiàn)對(duì)特定的表面（例如：黑膠帶）進(jìn)行跟蹤。超聲波傳感器超聲波傳感器能提供精確、無接觸，范圍在3cm－3m距離的測(cè)量方法，只需要用一個(gè)PIC微控器進(jìn)行連接，可測(cè)量和某個(gè)運(yùn)動(dòng)或靜止的物體之間的距離。工作原理：在微控器控制下，先發(fā)射一段時(shí)間的超聲波,然后進(jìn)行監(jiān)聽回聲，超聲波撞到物體后返回到接收傳感器，當(dāng)傳感器監(jiān)聽到有回聲就給微控器一個(gè)高電平，因此這電平就和測(cè)量的距離聯(lián)系在一起。技術(shù)參數(shù)：3cm到3.35m的測(cè)量范圍；5Vdc+/-10%的電壓；最大35mA（典型30mA）的電流；3管腳接口（電源，地，信號(hào)）；正TTL脈沖，最小為2uS，典型5uS的觸發(fā)脈沖；正TTL脈沖，從115uS到18.5mS的回聲脈沖；發(fā)射200uS頻率為40kHz的超聲波；延時(shí)到下一次測(cè)量時(shí)間為200uS，LED指示燈指示工作狀態(tài)；尺寸：22mmX46mmX16mm。編碼器反饋套件數(shù)字反饋套件滿足了客戶長(zhǎng)期以來對(duì)位置反饋來消除誤差，走迷宮，軌跡跟蹤，和一些競(jìng)賽的需求。紅外反射傳感器安裝在靠近信息技術(shù)機(jī)器人的輪子的地方，通過輪子的孔來計(jì)算輪子轉(zhuǎn)的周期。雙軸加速度計(jì)Memsic2125采用雙軸熱加速計(jì)來測(cè)量動(dòng)態(tài)震動(dòng)加速度和靜態(tài)的重力加速度，測(cè)量范圍在±2g。關(guān)鍵的技術(shù)：每個(gè)軸上能測(cè)0到±2g，小于1mg的分辨率；全溫度補(bǔ)償在0°C到70°C；簡(jiǎn)單脈沖輸出x和y軸方向的重力加速度；模擬量輸出溫度到（Tout）1管腳；小于應(yīng)用例子：自我平衡機(jī)器人，傾斜的游戲控制器，無人駕駛的飛機(jī)模型，汽車報(bào)警系統(tǒng)，撞擊檢測(cè)/氣囊自動(dòng)展開，人手勢(shì)的檢測(cè)。三軸加速度計(jì)它能感知到3個(gè)軸（X，Y，Z軸）±3g（g為重力加速度）的加速度。模塊包含了一個(gè)穩(wěn)壓器，能給H48C提供3.3V的直流電源；此外還包含了模擬信號(hào)調(diào)理，以及一個(gè)四通道、12位的MCP3204模數(shù)轉(zhuǎn)換器，以讀取H48C的輸出電壓。所有的元件都被安裝在一個(gè)17.8mm×20.3mm的電路板上，采集到的數(shù)據(jù)從一個(gè)接口同步串行輸出。顏色傳感器套件顏色傳感器教學(xué)套件由一個(gè)顏色檢測(cè)器組成，包括一個(gè)TAOSTCS230RGB傳感器芯片，白色的發(fā)光二極管，瞄準(zhǔn)鏡，板卡上的插槽和連接線。TCS230顏色傳感器教學(xué)套件通過AppMod插槽或直接相連來與其他BASICStamp模塊接口，在其固定的范圍內(nèi)對(duì)可見顏色進(jìn)行檢測(cè)。TCS230有一排光敏檢測(cè)器陣列組成，每個(gè)器件用紅、綠或籃的過濾器或者沒有過濾器的發(fā)光二極管。各種顏色的過濾器分散在整個(gè)陣