【正文】 這樣主 DSP就可以配置從 DSP的工作狀態(tài)，管理從 DSP重啟、從片內(nèi)或者片外執(zhí)行程序； (2)主 DSP配合無 線通訊模塊接收無線通訊指令。 錯(cuò)誤 !不能通過編輯域代碼創(chuàng)建對象。 綜合上面的問題，在四輪全向足球機(jī)器人的控制電路設(shè)計(jì)方案中，采用雙DSP2407的來構(gòu)建控制系統(tǒng)。這樣的方案成本高、系統(tǒng)復(fù)雜。 另外，我們選用 TMS320LF2407來作為控制用 MCU有一個(gè)很大的因素是因?yàn)樗?―事件管理器 ‖具有正交碼盤信號處理的能力，但是 2407只有兩個(gè) ―事件管理器 ‖。而機(jī)器人控制用 MCU以查詢的方式，通過有線 SCI的形式接收無線通訊電路轉(zhuǎn)發(fā)的指令，這樣較好的解決了這一矛盾。 由于驅(qū)動(dòng)輪控制的定時(shí)中斷需要很高的系統(tǒng)開銷，用于機(jī)器人控制的 MCU無法以中斷的方式配合無線通訊模塊來進(jìn)行高波特率的無線指令接收和處理。 雙 MCU系統(tǒng)特點(diǎn) 足球機(jī)器人控制電路系統(tǒng)的 MCU在實(shí)際工作中要承擔(dān)很大的運(yùn)算量，它最大的兩項(xiàng)系統(tǒng)開銷是以 115200bps的波特率來接受 SCI通訊、以定時(shí)中斷的方式實(shí)時(shí)的對四路驅(qū)動(dòng)電機(jī)進(jìn)行速度閉環(huán)控制。 TMS320LF2407A的具體參數(shù)為：最高內(nèi)部頻率為 40MHz，時(shí)鐘周期為 25ns，具有 40MIPS的處理能力； 32K內(nèi)部 FLASH為，可加密；兩個(gè)事件管理器 (Event Managers)，每個(gè) EM包括：兩個(gè) 16位時(shí)鐘； 8個(gè)通道的脈寬調(diào)制 (PWM)單元；三個(gè)事件捕獲單元 (Cap)； 10位 A／ D轉(zhuǎn)換器， 16通道， 375500ns的轉(zhuǎn)換時(shí)間； CAN2． 0、異步串行口安徽建筑工業(yè)學(xué)院 本科 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 (SCI)、同步串行口 (SPI)； 40個(gè)管腳可用作通用 10。它是 TI在以 TMS320C2xLP系列為內(nèi)部運(yùn)算核心的基礎(chǔ)上，整和了豐富的外圍控制電路和接口而形成的一類面向電機(jī)控制特殊片種。由于這些處理所需要的運(yùn)算量相對比較龐大，而且需要使用大量的控制接口，所以一些傳統(tǒng)的簡單運(yùn)算芯片 (如 8051等 )和單片機(jī)無法滿足我們的需求，我們采用運(yùn)算能力相對強(qiáng)大的 DSP芯片。該模塊使用紅外發(fā)光管和紅外接收管來探測機(jī)器人是否帶到球以及周圍障礙物與機(jī)器人的距離。足球機(jī)器人使用可充電鎳氫電池組供電，電源變換模塊將電壓升高到 DC200v，儲存到大容量的電容中，作為擊球電磁鐵的電源。該模塊在 MCU模塊的控制下，以脈寬調(diào)制的方式對機(jī)器人驅(qū)動(dòng)電機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)速控制。 MCU模塊可配合無線通訊模塊接收上位機(jī) (PC)發(fā)送的無線通訊信號，根據(jù)接收到的指令和自身傳感器信息完成對機(jī)器人的實(shí)時(shí)控制。 電路系統(tǒng)是作為整體進(jìn)行設(shè)計(jì)和優(yōu)化的，可劃分為以下幾個(gè)功能模塊： ① MCU模塊。 安徽建筑工業(yè)學(xué)院 本科 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 3 以雙 DSP 為核心的控制系統(tǒng)電路設(shè)計(jì) 控制電路系統(tǒng)結(jié)構(gòu) RoboCup小型組足球機(jī)器人在場上是實(shí)時(shí)、高速、高對抗的．為了滿足比賽要求，足球機(jī)器人控制電路系統(tǒng)必須具備以下功能： (1)MCU運(yùn)算速度高，能夠執(zhí)行運(yùn)算量大的控制算法，方便擴(kuò)展各種 接口電路； (2)能配合無線通訊模塊實(shí)現(xiàn)波特率 115200bps的無線信號接收； (3)能夠以脈寬調(diào)制的方式驅(qū)動(dòng)四路驅(qū)動(dòng)輪電機(jī)； (4)可以處理四路以上的正交碼盤信號、檢測各驅(qū)動(dòng)電機(jī)電樞電流信號盤來實(shí)時(shí)地對四組驅(qū)動(dòng)輪進(jìn)行精確的閉環(huán)速度控制； (5)對機(jī)器人供電電池組進(jìn)行 DCDC升壓變換至 200v，用以驅(qū)動(dòng) ―踢球 ‖電磁鐵高速擊出 ―球 ‖； (6)使用多路紅外傳感器和加速度計(jì)來感知機(jī)器人狀態(tài)。 (4)足球機(jī)器人的系統(tǒng) 結(jié)構(gòu)組成 包括無線通訊子系統(tǒng)、決策子系統(tǒng)、視覺子系統(tǒng)、機(jī)器人車體子系統(tǒng)等組成。 （ 2）足球機(jī)器人的系統(tǒng) 工作模式 ，根據(jù)機(jī)器人的決策部分在整個(gè)系統(tǒng)作用位置來決定。因此，可以使用擊球機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)不同力度的 ―傳球 ‖和 ―射門 ‖。基于以上的分析，采用電磁鐵擊球機(jī)構(gòu)。氣動(dòng)和弓弩式擊球機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)制造復(fù)雜，穩(wěn)定性不好。彈簧擊球瞬間的爆發(fā)力與彈簧的壓縮量和彈簧剛度成正比，彈簧的壓縮量越大則擊球的爆發(fā)力越大，也會增加給小球沖量的持續(xù)時(shí)間 t；但增加彈簧壓縮量使擊球機(jī)構(gòu)尺寸增大，可靠性降低。目前的擊球方式大致有以下幾種：彈簧儲能擊球、齒輪齒條擊球、氣動(dòng)擊球、弓弩式擊球、電磁鐵擊球。針對以上 問題，帶球機(jī)構(gòu)主要設(shè)計(jì)方案： (1)設(shè)計(jì)了懸掛式的帶球機(jī)構(gòu)； (2)帶球桿的位置不是固定的，可以上下調(diào)整，在不同的場地比賽時(shí)地面摩擦力不同，調(diào)整帶球桿的位置相當(dāng)于調(diào)整球和帶球桿的摩3 1 2 2 2 1 1 安徽建筑工業(yè)學(xué)院 本科 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 擦力，以適應(yīng)場地的摩擦力，就能獲得最佳的帶球效果。 （ a） (b) 圖 29帶球機(jī)構(gòu)簡圖 帶球一直是機(jī)械部分的一個(gè)問題．它涉及到力學(xué)、 材 料、機(jī)械等多個(gè)方面。根據(jù)這一要求，選擇使用帶球棍旋轉(zhuǎn)摩擦球使球跟隨機(jī)器人運(yùn)動(dòng)，從而來實(shí)現(xiàn)帶球功能。全向足球機(jī)器人在比賽過程中可以精確的實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的路徑運(yùn)動(dòng)。 全向足球機(jī)器人可以很方便的實(shí)現(xiàn)任意方向運(yùn)動(dòng)。如圖 28所示，足球機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)輪機(jī)構(gòu)是圓形大輪的圓周上密布小滾動(dòng)輪子構(gòu)成，整個(gè)驅(qū)動(dòng)輪可以沿同向與軸向兩個(gè)方向做 滾動(dòng)，其中周向受電機(jī)驅(qū)動(dòng)，軸向可自由運(yùn)動(dòng)。機(jī)器人總體結(jié)構(gòu)從上往下分為三部分：最上部分足上色標(biāo)板，用于機(jī)器人視覺系統(tǒng)的識別機(jī)器人位置、方向及編號：中間安裝的是控制電路板；最下面是機(jī)器人的機(jī)構(gòu)部分．其主要由車體底盤、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、帶球機(jī)構(gòu)、擊挑球機(jī)構(gòu)組成。 2． 6 足球機(jī)器人的機(jī)電結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 四輪傘向足球機(jī)器人。 NEU隊(duì)采用兩個(gè)傳統(tǒng)型輪作為主動(dòng)輪，用兩個(gè)小球形輪作為支撐導(dǎo)向輪，如圖 29(b) 安徽建筑工業(yè)學(xué)院 本科 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 (a) (b) 圖 27 機(jī)器人四輪布置方案 此結(jié)構(gòu)的自 由 度 (Degree of mobile abi1ity)為 2，舵性 自由 度 (Degree of Steer ability)為 0(因?yàn)闆]有能夠獨(dú)立改變機(jī)器人方向的舵輪 )。另外傳統(tǒng)類型輪上常安置一個(gè)導(dǎo)向桿提供一個(gè) 自由 度，在機(jī)器人小車中用作導(dǎo)向輪而球型輪有三個(gè)自由度，是最靈活的類型。圖中 (b)方式較好，同轉(zhuǎn) !半徑可以為零。除主動(dòng)輪外，還應(yīng)安排兩個(gè)支撐輪，采用萬向輪為好。為使得機(jī)器人在場上能夠機(jī)動(dòng)、靈活的運(yùn)動(dòng)，采用兩個(gè)電機(jī)分別驅(qū)動(dòng)兩個(gè)主動(dòng)輪。在輪式結(jié)構(gòu)中雙輪結(jié)構(gòu)方式 (Biwheel type)具有易于建模和控制，平滑性能 較 好等特點(diǎn)，只是輪子可能會與地面產(chǎn)生滑動(dòng) 。履帶結(jié)構(gòu)直線性能好運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)， 不 會滑動(dòng)，但轉(zhuǎn)向性能不好、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工制作 困難，故不易選用。 7．經(jīng)濟(jì)性： 較高的性能價(jià)格比一直是開發(fā)設(shè)計(jì)中追求的目標(biāo)。維護(hù)包括硬件維護(hù)和軟件維護(hù)。 6．可維護(hù)性： 對于一個(gè) 裝置而言 。這些干擾以及比賽中經(jīng)常出現(xiàn) ―頂牛 ‖現(xiàn)象 (電機(jī)堵轉(zhuǎn) )， 機(jī)器人控制系統(tǒng)硬件線路設(shè)計(jì)都提出了 一定的要求。 決策子系統(tǒng) 無線通信子系統(tǒng) 機(jī)器人車體 子系統(tǒng) 比賽現(xiàn)場 視覺子系統(tǒng) 安徽建筑工業(yè)學(xué)院 本科 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 4．可靠性： 參賽機(jī)器人的工作環(huán)境比較惡劣。 電機(jī)馳動(dòng)及淵速控制 2．功能 要求： 根據(jù)系統(tǒng)所選擇的：工作模式，機(jī)器人應(yīng)具有以下功能： 且應(yīng)滿足以下幾點(diǎn)技術(shù)要求：滿足尺寸要求： (切 線、轉(zhuǎn) 速 )運(yùn)動(dòng)性能好；反應(yīng)靈活：平穩(wěn)性好；強(qiáng)壯性；可維護(hù)性：制造成本低。 安徽建筑工業(yè)學(xué)院 本科 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 圖 26足球機(jī)器人系統(tǒng)構(gòu)成 可以說，機(jī)器人足球賽實(shí)際上是目前國際機(jī)器人界關(guān)注的多機(jī)器人智能系統(tǒng)的演練，它涉及到機(jī)器人的相互 作用，協(xié)調(diào)交換知識，通過相互動(dòng)作配合以期望在整體上完成一些非常復(fù)雜的動(dòng)作，多機(jī)器人的動(dòng)作協(xié)調(diào)配合以及系統(tǒng)控制是當(dāng)前機(jī)器人及人工智能研究中非常前沿的課題。機(jī)器人一般采用兩個(gè)電機(jī)分別驅(qū)動(dòng)兩個(gè)輪子，電機(jī)要考慮力矩、轉(zhuǎn)速、能量消耗等因素，并選擇 合適的電機(jī)控制芯片，由于受到機(jī)器人尺寸的限制，選擇一個(gè)在功能、尺寸、能量消耗適合的 CPU是很重要的，能 源 系統(tǒng)必須存儲足夠的能量以驅(qū)動(dòng)機(jī)器人參加足球比賽，同時(shí)為了保證電路板的正確運(yùn)行，必須保持電壓的穩(wěn)定。 綜上所述 ， 視覺系統(tǒng)要盡量提高圖像處理速度，提高辨識精度，還要對各 自的 不同的環(huán)境有迅速適應(yīng)的能力。目前，多采用 DSP技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。 采用硬件法時(shí)，圖像采集卡完成圖像的數(shù)字化轉(zhuǎn)換、壓縮、分析和處理的功能，向主機(jī)傳送圖像處理的結(jié)果。在圖像處理的精度范圍內(nèi)，提高圖像的壓縮比可以提高主機(jī)的處理速度。這種方式下，圖像采集卡的結(jié)構(gòu)簡單、通用性強(qiáng)、成本低，但 由 于主機(jī)要完成 大量的數(shù)字圖像信息的處理，加大了 CPU的開銷。 安徽建筑工業(yè)學(xué)院 本科 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 根據(jù)圖像采集卡功能的不同，視覺系統(tǒng)的組成分為軟件法、軟硬件綜合法和硬件法三種方式。 目前廣泛采用的是固態(tài)攝像頭，因?yàn)樗哂蟹€(wěn)定性、可攜性和精確性等特點(diǎn)。 3 視覺子系統(tǒng) 視覺子系統(tǒng)是足球機(jī)器人系統(tǒng)的信號檢測機(jī)構(gòu)，由攝像頭、圖像卡等硬件設(shè)備和圖像處理軟件組成。知識庫中還應(yīng)有一個(gè)學(xué)習(xí)智能體，用以不斷豐富策略。 綜上所述，足球機(jī)器人系統(tǒng)中無線通信裝置需滿足以下四點(diǎn)要求頻率可選，通信速率高、性能可靠、體積小。所以對無線通信的可靠性有很高的要求。如果通信有誤，必然造成機(jī)器人的 錯(cuò) 誤動(dòng)作，直接導(dǎo)致錯(cuò)失良機(jī)或點(diǎn)球。主機(jī)的決策指令通過串行方式輸出至無線 發(fā)射機(jī)，經(jīng)調(diào)制后發(fā)射出去，機(jī)器人內(nèi)的無線接收機(jī)解調(diào)出無線信號上所載命令信息，然后傳送給車載處理器。這就是實(shí)時(shí)決策和動(dòng)作決策選擇智能 體 (ASM)。 集中控制器 基本動(dòng)作 動(dòng)作行為 障礙回避行為 速度控制器 左輪 右輪 編碼器 傳感器 RF 通訊模塊 硬件 特殊智能 人的干預(yù) 軟件 基于機(jī)器人的系統(tǒng) 基于視覺的系統(tǒng) 遙控?zé)o智能系統(tǒng) 安徽建筑工業(yè)學(xué)院 本科 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 機(jī)器人基本行為有運(yùn)動(dòng)和障碼回避，基本動(dòng)作有射門、定點(diǎn)射門、截球、防守和攔截等，在足球賽中最基本也足最重要的動(dòng)作。比賽過程中，雙方的教練員與系統(tǒng)開發(fā)人員