【正文】 ?? ? ?????? ? ?? ? ???? (6) 驅(qū)動(dòng)輪速度 1V 、 2V 、 3V 的速度范圍都是 ? ?max maxVV? 。所以我們可以分解為 xV 和 yV ，其分解公式為式 (5)。 由于是 平移 不考慮旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，我們將模型進(jìn)行簡化 ，其簡化后運(yùn)動(dòng)學(xué)模型圖如圖 6 所示 。 三種運(yùn)動(dòng)形式有著不同的運(yùn)動(dòng)特性，以下將分三小節(jié)對(duì)三種運(yùn)動(dòng)形式進(jìn)行單獨(dú)分析。 (5) 車的重量均勻分布三個(gè)驅(qū)動(dòng)輪 上。 (3) 各個(gè)驅(qū)動(dòng)輪速度應(yīng)在電機(jī)提供的最高速之內(nèi) [Vmax Vmax]。 為使模型成立， 機(jī)器人應(yīng) 該符合以下幾點(diǎn) 要求 ： (1) 驅(qū)動(dòng)輪與地面有足夠的摩擦力，不存在打滑現(xiàn)象。 si n( ) c os( )1 662 c os si n3 si n( ) c os( )66xyL VVV L VV L?????????? ???? ??? ? ? ????? ???? ????? ???????? ? ? ? ???? (3) 所以在任意時(shí)刻，小車的運(yùn)動(dòng)形態(tài)就是 TxyV V V ????? ????。 將這些已知的值代入式 (1)中得到式 (2)。 由圖 5中 (b)所示， V為機(jī)器人系統(tǒng)整體速度，世界坐標(biāo) XY 坐標(biāo)系中 X軸與整體速度 V的逆時(shí)針夾角為β，在世界坐標(biāo)系中將整體速度 V 分解成沿 X軸和 Y 軸的速度分別為 XV 和 yV 。 為方便 建立運(yùn)動(dòng)學(xué)模型及 計(jì)算取 L=L1=L2=L3。 ? 為 X與 ax 的夾角， ? 為 驅(qū)動(dòng)輪 與 ay 的 夾角， 驅(qū)動(dòng)輪之間的夾角 為 120o 角。對(duì)全向機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型 （圖 5所示） 進(jìn)行分析 并對(duì)控制算法進(jìn)行研究 。 夾角，且驅(qū)動(dòng)輪中心到整體系統(tǒng)中心的距離L1=L2=L3。 其結(jié)構(gòu)圖和實(shí)物付如圖 4 所示 。通過前幾章設(shè)計(jì)出了全向機(jī)器人，本章主要是通過試驗(yàn)驗(yàn)證各種運(yùn)動(dòng)形式是否達(dá)到要求，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析。根據(jù)建立數(shù)學(xué)模型及外設(shè)資源設(shè)計(jì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)流程圖，通過 編寫系統(tǒng)程序，利用上位機(jī)和無線傳輸模塊對(duì)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)形式進(jìn)行控制，其中也包括建立簡單的無線通訊協(xié)議。本設(shè)計(jì)采用傳統(tǒng)的 PID 增量式控制方式及 MALTAB 仿真來實(shí)現(xiàn)。選擇 TMS320LF2407A 為核心控制芯片，選擇電機(jī)、驅(qū)動(dòng)模塊、顯示模塊、無線通訊模塊、電源模塊等等，組建硬件系統(tǒng) 第 4 章 ： 系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)控制部分的設(shè)計(jì)和 MATLAB 仿真 。分別分析了全向運(yùn)動(dòng)三種基本運(yùn)動(dòng)形式：平移運(yùn)動(dòng)、原地旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、平移 +旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 第 2 章 ：全向運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)分析。 圖 3 三種 全向機(jī)器人 基于 DSP 的全向運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 3 論文組織結(jié)構(gòu) 本設(shè)計(jì)內(nèi)容安排分為 6 章，其各章節(jié)的內(nèi)如安排如下： 第 1 章 ：引言。 全向運(yùn)動(dòng)機(jī)器人在社會(huì)服務(wù)、教育、娛 樂、軍事和環(huán)境探測領(lǐng)域都將發(fā)揮著不可代替的作用。這些機(jī)器人 很大程度上代替了人大勞動(dòng)，提高了人的生活質(zhì)量。 圖 2 RoboCup 中型組機(jī)器人 本課題的 研究 意義及前景 隨著機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，機(jī)器人從工業(yè)走進(jìn)生活中。可以不做任何準(zhǔn)備的情況下朝球移動(dòng)，并且可以邊移動(dòng)邊調(diào)整踢 球姿態(tài)已達(dá)到最近效果。 RoboCup 的最終目標(biāo)是：到 21 世紀(jì)中葉，一支完全自治的人形機(jī)器人基于 DSP 的全向運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 2 足球隊(duì)?wèi)?yīng)該能在遵循國際足聯(lián)正式規(guī)則的比賽中，戰(zhàn)勝最近的人類世界杯冠軍隊(duì)。 RoboCup 以機(jī)器人足球作為中心研究課題，通過舉 辦機(jī)器人足球比賽，旨在促進(jìn)人工智能、機(jī)器人技術(shù)及其相關(guān)學(xué)科的發(fā)展?，F(xiàn)在在全向運(yùn)動(dòng)機(jī)器人方面使用較多的是 RoboCup 中型組足球機(jī)器人 （如圖 2） 。同時(shí)機(jī)器人技術(shù)本身是對(duì)電子技術(shù)的一個(gè)集合運(yùn)用，從學(xué)生時(shí)代從事機(jī)器人技術(shù)的學(xué)習(xí)研究的過程，不但對(duì)機(jī)器人技術(shù)加速發(fā)展，還帶動(dòng)中國其它電子技術(shù)的發(fā)展 ，帶動(dòng)科技強(qiáng)國，科技富國。同時(shí)機(jī)器人技術(shù) 不能只靠少量研究人員，必須從學(xué)生時(shí)代培養(yǎng)機(jī)器人技術(shù)。 圖 1 三輪和四輪的結(jié)構(gòu)模型 全向運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀 在機(jī)器人高速發(fā)展的今天，機(jī)器人的使用越來越廣泛，如用于軍事、勘探、工業(yè)和家居等等。 在 全向運(yùn)動(dòng)機(jī)器人中 現(xiàn)階段 比較常見的是三輪結(jié)構(gòu)和四輪結(jié)構(gòu) （如圖 1 所示 ） 。 同時(shí) 也可以邊往某個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，邊調(diào)整自身的姿勢達(dá)到最佳運(yùn)動(dòng)效果 ， 可以在平面內(nèi)完美的往任何方向做三自由度運(yùn)動(dòng)。 機(jī)器人技術(shù)已經(jīng)在人們的生活中越來越發(fā)揮著重要的作用。 MATLAB simulation。 omnidirectional motion control。軟件設(shè)計(jì) Software Design of Omnidirectional Motion Control System Based on DSP Automation Specialty LI Hai－ qing Abstract: This article is based on The TMS320LF2407A in the series of DSP C2021 as the control core chip and the software of CCStudio as the development platform. It is basis on the understanding of mediumsized group about soccer robot in Robocup and other omnidirectional robot, mainly acplish the software design of a Omnidirectional Motion Control System. Through the research to the motion control system, motion control system was established to all three axis kinematics mathematic model, build the mathematical modeling and analysis three kind of movement ,which include the whole translation movement, spin around movement and edge translation and the PC, The wireless module to send the movement and a variety of operating parameters, control motion system to achieve a variety of motion modes。通過試驗(yàn) 驗(yàn)證和結(jié)果分析，各種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的準(zhǔn)確性 已達(dá)到 性能的基本 要求 。 南 陽 理 工 學(xué) 院 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論文） 基于 DSP 的全向運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) Software Design of Omnidirectional Motion Control System Based on DSP 學(xué) 院（系）： 電子與電氣工程系 專 業(yè)： 自動(dòng)化 學(xué) 生 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 96107031 指 導(dǎo) 教 師（職稱）： 評(píng) 閱 教 師： 完 成 日 期： 南陽理工學(xué)院 Nanyang Institute of Technology基于 DSP 的全向運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) I 基于 DSP 的全向運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) [摘 要 ] 本文 基于 DSP C2021系列 TMS320LF2407A核心控制芯片，以 CCStudio 軟件為開發(fā)平臺(tái)， 在了解 RoboCup 中型組足球機(jī)器人和其他全向機(jī)器人的基礎(chǔ)上， 主要完成了全向運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)。 通過對(duì)全向運(yùn)動(dòng)控制 系統(tǒng) 的研究，建立了三軸全向運(yùn)動(dòng)學(xué)數(shù)學(xué)模型，并對(duì)整體平移運(yùn)動(dòng)、原地旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 、邊平移邊旋轉(zhuǎn) 三種運(yùn)動(dòng) 方式進(jìn)行分析和數(shù)學(xué) 建模；利用 上位機(jī) ， 經(jīng)無線模塊發(fā)送運(yùn)動(dòng)方式和各種 運(yùn)行 參數(shù) ，控制運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)各種 運(yùn)動(dòng) 模式 ； 經(jīng) 全向運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)軟件的編寫 和與相關(guān)硬件聯(lián)機(jī)調(diào)試 ， 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了 預(yù)訂的 全向運(yùn)動(dòng) 形式。 [關(guān)鍵詞 ] DSP；全向 運(yùn)動(dòng)控制 ； 數(shù)學(xué)建模 ； MATLAB 仿真 ； 串行通信 。 By the whole motion control system software to write and online calibration with relevant hardware, the system realized the omnidirectional movement we expected. Through the results analysis and experimental verification, the accuracy have already meet requirements of various sports state. Key Words: DSP。 mathematical modeling。 serial munication； software design 基于 DSP 的全向運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) II 目 錄 1 引言 ................................................................. 1 全向運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀 ....................................... 1 本課題的研究意義及前景 ......................................... 2 論文組織結(jié)構(gòu) ................................................... 3 2 全向運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)分析 ................................................. 3 全向運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型建立 ................................. 3 不同運(yùn)動(dòng)方式的運(yùn)動(dòng)特性 .......................................... 5 平移運(yùn)動(dòng) .................................................. 5 原地旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) .............................................. 7 邊平移邊旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) .......................................... 8 3 基于 DSP的硬件系統(tǒng)簡介 ............................................... 8 控制芯片選擇 ................................................... 8 硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 ................................................. 9 硬件系統(tǒng)基本模塊 .............................................. 10 4 系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)控制的 MATLAB 仿真 ........................................... 13 電機(jī) PID 控制 .................................................. 13 轉(zhuǎn)速檢測 ...................................................... 14 MATLAB 仿真 .................................................... 15 5 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) ........................................................ 16 軟件開發(fā)平臺(tái)及仿真器 .......................................... 16 運(yùn)動(dòng)控制軟件設(shè)計(jì) .............................................. 18 主程序 ................................................... 18 三種基本運(yùn)動(dòng)狀態(tài)子程序 ................................... 19 電機(jī)控制子程序 .......