【正文】 6] 。由于伺服馬達(dá)的輸出位置角度與控制信號脈沖寬度沒有明顯統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，而且其行程的總量對于不同的廠家來說也有很大差別，所以控制軟件必須具備有依據(jù)不同伺服馬達(dá)進(jìn)行單獨(dú)設(shè)置的功能。而且，超出此范圍時(shí)，脈沖寬度轉(zhuǎn)動角度之間的線性關(guān)系也會變差。的偏差也是正常的。甚至小伺服馬達(dá)在重負(fù)載時(shí)也會拉低放大器的電壓，所以整個(gè)系統(tǒng)的電源供應(yīng)的比例必須合理。變化的平均速度。伺服馬達(dá)的瞬時(shí)運(yùn)動速度是由其內(nèi)部的直流馬達(dá)和變速齒輪組的配合決定的，在恒定的電壓驅(qū)動下，其數(shù)值唯一。且環(huán)境中集成圖形分析功能。（3）高集成的編輯器調(diào)整C和DSP匯編代碼。將GEL函數(shù)添加到可視窗口，就可以在每個(gè)斷點(diǎn)處執(zhí)行，由GEL函數(shù)，可以執(zhí)行更復(fù)雜的任務(wù)，將結(jié)果輸出到窗口。在編譯器，匯編器，連接器選項(xiàng)中有容易使用的對話框?；贒OS的TI的工具是多任務(wù)的。本課題中我們選用DSP芯片TMS320F2812作為控制核心，對于該款芯片的主要功能外設(shè)，上面章節(jié)也有概述。隨動機(jī)構(gòu)對于實(shí)現(xiàn)攝像頭自動跟蹤目標(biāo)障礙物及擴(kuò)大視覺系統(tǒng)的感測環(huán)境的范圍很關(guān)鍵，本課題用伺服馬達(dá)設(shè)計(jì)了隨動機(jī)構(gòu)。 本章小節(jié)機(jī)器人視覺隨動系統(tǒng)是機(jī)器人領(lǐng)域重要的研究方向之一，通過視覺隨動控制，機(jī)器人可實(shí)現(xiàn)對動態(tài)、不確定的場合操作。硬盤驅(qū)動器使用DSP，能大大提高數(shù)據(jù)存取速度、縮小體積，促進(jìn)PC進(jìn)一步縮小體積、減輕重量，可應(yīng)用于掌上電腦。此外，更大容量的存儲器，內(nèi)置有波特率發(fā)生器和FIFO緩沖器，提供高速、同步串口和標(biāo)準(zhǔn)異步串口，片內(nèi)還集成了A/D和采樣/保持電路，可提供PWM輸出，數(shù)字信號處理能力較強(qiáng)，適合進(jìn)行電動機(jī)的控制。最高的通信速率可以達(dá)到1Mbps。其主要功能外設(shè)如下： 事件管理器EVA和EVB，包括定時(shí)器，比較器，捕捉單元，PWM邏輯電路，正交編碼電路，和中斷邏輯電路等。根據(jù)數(shù)字信號處理的要求，DSP芯片一般具有如下主要特點(diǎn)： （1）在一個(gè)指令周期內(nèi)可完成一次乘法和一次加法； （2）程序和數(shù)據(jù)空間分開，可以同時(shí)訪問指令和數(shù)據(jù)； （3）片內(nèi)具有快速RAM，通?？赏ㄟ^獨(dú)立的數(shù)據(jù)總線在兩塊中同時(shí)訪問； （4）具有低開銷或無開銷循環(huán)及跳轉(zhuǎn)的硬件支持； （5）快速的中斷處理和硬件I/O支持； （6）具有在單周期內(nèi)操作的多個(gè)硬件地址產(chǎn)生器； （7）可以并行執(zhí)行多個(gè)操作； （8）支持流水線操作，使取指、譯碼和執(zhí)行等操作可以重疊執(zhí)行。其工作原理是接收模擬信號，轉(zhuǎn)換為0或1的數(shù)字信號，再對數(shù)字信號進(jìn)行修改、刪除、強(qiáng)化，并在其他系統(tǒng)芯片中把數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)解譯回模擬數(shù)據(jù)或?qū)嶋H環(huán)境格式。一個(gè)數(shù)字信號處理器在一塊不大的芯片內(nèi)包括有控制單元、運(yùn)算單元、各種寄存器以及一定數(shù)量的存儲單元等等，在其外圍還可以連接若干存儲器，并可以與一定數(shù)量的外部設(shè)備互相通信，有軟、硬件的全面功能，本身就是一個(gè)微型計(jì)算機(jī)。概括的講：一塊芯片就成了一臺計(jì)算機(jī)。雖然，以為頻率高的關(guān)系，每個(gè)動力脈沖的寬度被減小了，但馬達(dá)在同一時(shí)間里收到更多的激勵信號，并轉(zhuǎn)動得更快。數(shù)字伺服器比傳統(tǒng)的模擬伺服器，即使是使用無線圈馬達(dá)的模擬伺服器，在工作方式上也有很多優(yōu)點(diǎn)：第一，因?yàn)槲⑻幚砥鞯年P(guān)系，數(shù)碼舵機(jī)可以在將動力脈沖發(fā)送到舵機(jī)馬達(dá)之前，對輸入的信號，根據(jù)設(shè)定的參數(shù)進(jìn)行處理。數(shù)字舵機(jī)，有以石英晶體控制的微處理器，F(xiàn)ET放大器（場效應(yīng)管），和能承受更大功率的50芯導(dǎo)線。 減速齒輪組由馬達(dá)驅(qū)動，其終端（輸出端）帶動一個(gè)線性的比例電位器作位置檢測，該電位器把轉(zhuǎn)角坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為一比例電壓反饋給控制線路板，控制線路板將其與輸入的控制脈沖信號比較，產(chǎn)生糾正脈沖，并驅(qū)動馬達(dá)正向或反向地轉(zhuǎn)動，使齒輪組的輸出位置與期望值相符，令糾正脈沖趨于為0，從而達(dá)到使伺服馬達(dá)精確定位的目的。標(biāo)準(zhǔn)的微型伺服馬達(dá)有三條控制線，分別為：電源、地及控制。本課題中我們基于伺服馬達(dá)設(shè)計(jì)了隨動機(jī)構(gòu)，在此基礎(chǔ)上對視覺系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)隨動控制。SCL線為高，SDA線由低電平變高電平時(shí)，視為停止信號P。當(dāng)SCL為高電平時(shí)，如果出現(xiàn)SDA的電平由高變低則視為S信號，然后主器件發(fā)送從器件的7位地址和讀位R/W ，接著主器件將接收從器件的應(yīng)答信號，如果收到正確的ACK，則進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳送。 SAA7111的功能方框圖初始化主要通過I2C總線接口來完成 [9] 。而后色差信號再被送入亮度、對比度和飽和度控制電路以完成如下功能：(1)AGC；(2)色度信號幅度匹配；(3)亮度、對比度、飽和度控制；(4)將YUV限制在1～244范圍內(nèi)。當(dāng)視頻信號從某一引腳進(jìn)入之后，首先進(jìn)行模擬處理，然后通過緩沖器輸出一路到AOUT端用于監(jiān)視，另路經(jīng)A/D后產(chǎn)生數(shù)字色度信號和亮度信號分別對其進(jìn)行處理。 SAA7111是以PC機(jī)作為平臺的，其所有的可編程功能是通過I2C總線對內(nèi)部的32個(gè)寄存器相應(yīng)的控制位置相應(yīng)的數(shù)值來完成的。著名的半導(dǎo)體公司Phillps提供的基于PC機(jī)作為平臺的可編程視頻輸入處理芯片SAA7l11，正是為滿足這一需要而出現(xiàn)的。 攝像機(jī)輸出的是模擬視頻信號，所以必須對它進(jìn)行分析和處理。光強(qiáng)控制部件的作用是使由光學(xué)鏡頭產(chǎn)生的光學(xué)像的照度保持在攝像器件正常工作所需的范圍內(nèi)。CCD與CMOS二者主要差異是數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳送的方式不同，因此在效能與應(yīng)用上也有諸多差異。惰性又叫做滯后,是指當(dāng)光照停止后光電流并不立即消失的現(xiàn)象。這種器件的感光表面是用半導(dǎo)體材料做成的許多敏感單元組成的陣列,當(dāng)光學(xué)像投射到感光表面時(shí),對應(yīng)于像上各點(diǎn)的不同照度在陣列的各敏感單元中產(chǎn)生不同數(shù)量的電荷(載流子),然后外電路按一定時(shí)間順序從陣列邊緣取出各敏感單元的電荷,就得到對應(yīng)于光學(xué)圖像的視頻信號。CCD與CMOS傳感器是當(dāng)前被普遍采用的兩種圖像傳感器，兩者都是利用感光二極管(photodiode)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，將圖像轉(zhuǎn)換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。對于一定尺寸的攝像元件而言, 光學(xué)鏡頭的焦距決定了電視攝像機(jī)的視場大小；攝像鏡頭的另一個(gè)重要參數(shù)是入瞳直徑D與焦距f之比D/f , 叫做相對孔徑。光學(xué)鏡頭可分為定焦鏡頭與變焦鏡頭。攝像機(jī)由光學(xué)鏡頭、攝像元件、視頻放大及同步掃描電路、光強(qiáng)控制等部件組成 [5] 。因此，用機(jī)器人代替人類在這些環(huán)境里工作，將給人類帶來希望。幾十年來其發(fā)展非常迅速，取得相當(dāng)多有意義的成果。機(jī)器人機(jī)電控制系統(tǒng)中，伺服馬達(dá)控制效果是性能的重要影響因素。本課題研究目的是：一，設(shè)計(jì)探索機(jī)器人視覺隨動系統(tǒng)；二，控制機(jī)器人主動感知環(huán)境，尋找目標(biāo)和障礙物，為決策提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感器技術(shù)以及信息處理技術(shù)的發(fā)展，探測機(jī)器人的應(yīng)用范圍已不僅僅局限于危險(xiǎn)區(qū)域。他們集“聲成像”等高尖端技術(shù)于一身，在水下各具其能，能夠完成人所無法完成的水下作業(yè)，且不受天氣和環(huán)境影響，具有工作效率高，費(fèi)用成本低的明顯優(yōu)勢。新型海底探測機(jī)器人靠傳感器檢測水溫、水中的渾濁度等，并能自主地收集數(shù)據(jù)，可用于探測噴涌熱水的海底火山、沉船、海底礦產(chǎn)資源和生物等。阿特卡馬沙漠的環(huán)境類似于月球和火星的表面，測試行程220km，在其行程中既有自主控制又有幾千千米以外的人工遙控，測試中還包括車體在復(fù)雜地形上的行駛能力測試。我國政府非常重視機(jī)器人技術(shù)，從國家863計(jì)劃實(shí)施之初到現(xiàn)在一直將機(jī)器人技術(shù)列為重點(diǎn)支持方向。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀探測機(jī)器人作為機(jī)器人學(xué)中的一個(gè)重要分支，早在60年代，工程界就開始了探測機(jī)器人的研究，其發(fā)展經(jīng)歷了一個(gè)較長的歷程。若以探測機(jī)器人來代替人工作業(yè)，不但能提高安全性，降低勞動強(qiáng)度，而且能提高經(jīng)濟(jì)效益，給人類社會帶來極大的方便；此外，若探測機(jī)器人能夠獲得全方位的視野，將會極大地提高作業(yè)的效率。典型的機(jī)器人有美國JPL研發(fā)的Athena、微型火星車Nanorover，卡內(nèi)基梅隆研發(fā)的Nomad移動機(jī)器人。 1997年，卡內(nèi)基－梅隆大學(xué)機(jī)器人研究所在智利阿特卡馬沙漠上的測試了他們研究的“流浪者”（nomad）號機(jī)器人。這種機(jī)器人的潛水深度可達(dá)4000米，其搭載的探測裝置能夠準(zhǔn)確把握周圍狀況，前方若出現(xiàn)障礙物，它搭載的計(jì)算機(jī)會準(zhǔn)確作出判斷，操縱機(jī)器人自動繞開，到達(dá)指定目的地之后，航行誤差僅為約30米。這三位機(jī)器人的誕生使我國告別了沒有同類機(jī)器人的空白，其中水下綜合探測機(jī)器人和水下清刷機(jī)器人在國內(nèi)外都是“獨(dú)生子”，而小型機(jī)器人則是引進(jìn)國外技術(shù)合作的結(jié)晶