【正文】 安徽建筑工業(yè)學院 畢 業(yè) 設 計 （論 文） 課 題： 足球機器人的控制系統(tǒng)設計 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 班 級： 06 城建機械 1 班 學生姓名： 學 號： 06290070119 指導教師： 2021 年 6 月 8 日 安徽建筑工業(yè)學院 本科 畢業(yè)設計（論文） 2 摘要 本文主要介紹了對遙輪足球機器人運動控制 算 法的 研 究。首先，本文建立了四輪 全 向足球機器人運動學和動力學模型。通過對機器人運動學和動力學模型的分析，對其控制方程進行合理簡化，提出了四輪 全 向足球機器人的運動控制算法。該算法可 以對機 器人 同時 完 成 或位 置控制和速度控制 ， 并且控制時間最優(yōu) 。該算法分為兩個部分：機器人速度軌跡生成算法和機器人速度軌跡跟隨算法。機器人速度軌跡生成算法基于 開 關 控制 (又稱 bang—bang控制 )原理，它根據(jù)機器人當前位 置、 當前速度 、 目標 點位置和 目標點 速度， 生成 一條 從 ―當 前 點 ‖到 ―目 標點 ‖的時間 最 優(yōu)的速度軌跡。機器人 速 度軌跡生成算法 利 用模糊 PID復合算法實時控制機器人四組驅(qū)動輪速度。通過四 組 驅(qū)動輪的速度矢量合成，使得機器人跟隨設定的速度軌跡。實驗 表明該速度控制 算 法完全滿足 控制足球機器人運動快 速 、 準確 、靈活的控制要 求 。 本文還對四輪足球機器人的控制系統(tǒng)進行了研究和設計?？刂葡到y(tǒng)采用 主 一從式雙 DSP為核心的設計方案。系統(tǒng)中，主 DSP對從 DSP進行管理和控制、雙 DSP配合 ，完成速 度跟隨 控制、無線通訊、傳感器數(shù)據(jù)讀取等任務。該方案 傳 統(tǒng)方 案相比，更加穩(wěn)定、實用、可靠，功能更強。 關鍵詞 ：足球機器人、 TMS320LF240 DSP、運動控制 安徽建筑工業(yè)學院 本科 畢業(yè)設計（論文） 3 ABSTRACT The robot of RoboCup games must travels in a confused dynamic circumstance freely and achieve an accurate positioning in the petition． In this paper， the kinematics equations and the dynamic equations of the holonomic omni—directional wheeled mobile robot are presented． Analysing those equations， this paper propose a motion control method for the robot． The method includes two pans， Velocity Trajectory Generation(VTG)and Velocity Trajectory Tracking(VTT)． The VTG is based on Bang—Bang control and generates a velocity trajectory from start—point to end—point for the robot． The VTT is based on PID control and controls the velocity of the robot tracking the velocity trajectory generated by VTG． This paper presents the design of Robot Soccer’s circuit system． The core of the circuit is dual DSP,TMS320LF2407A． One DSP is the master, the other is slavery． Under the control of the master ,the slavery DSP realizes the motion control Algorithm． Key words: Soccer robot、 TMS320LF240 Motion control、 Digital signal processing 安徽建筑工業(yè)學院 本科 畢業(yè)設計（論文） 4 目錄 摘要 ................................................................................................................................ 2 1 緒論 .......................................................................................................................... 6 .......................................................................................... 6 .RoboCup 中型組足球機器人 ........................................................................ 7 . RoboCup 中型組足球機器人的研究現(xiàn)狀 ................................................. 9 中型組足球機器人研究意義 .................................................... 10 ................................................................................ 10 ............................................................................................ 11 本章小結 ........................................................................................................ 11 2 足球機器人的體系結構 ........................................................................................ 12 . 足球機器人的系統(tǒng)原理組成 ...................................................................... 12 ........................................................................ 14 ．足球機器人控制系統(tǒng)總體結構 ................................................................. 15 ........................................................................ 16 .................................................................................... 21 ........................................................................ 23 ........................................................................................................ 23 3 以雙 DSP 為核心的控制系統(tǒng)電路設計 .............................................................. 26 控制電路系統(tǒng)結構 ....................................................................................... 26 MCU 模塊設計 ............................................................................................. 27 ........................................................................ 30 . 驅(qū)動電路模塊的設計 .................................................................................. 33 .................................................................................... 36 . DCDC 升壓電路模塊設計 ......................................................................... 37 . 本章小結 ...................................................................................................... 37 安徽建筑工業(yè)學院 本科 畢業(yè)設計（論文） 5 4 四輪全向足球機器人運動控制算法研究 ............................................................ 39 ................................................................................................ 39 ............................................................................................. 40 ............................................................................................. 42 ..................................................................................................... 43 ................................................................. 45 .速度軌跡跟隨 (Velocity Trajectory Tracking)控制 .......