基于ARM的水面機(jī)器人控制系統(tǒng)研究課件

1、基于ARM的水面機(jī)器人控制系統(tǒng)研究基于ARM的水面機(jī)器人控制系統(tǒng)研究畢業(yè)論文答辯基于ARM的水面機(jī)器人控制系統(tǒng)研究基于ARM的水面機(jī)器人基于ARM的水面機(jī)器人控制系統(tǒng)研究2目錄研究背景與現(xiàn)狀系統(tǒng)調(diào)試總結(jié)與展望系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)基于ARM的水面機(jī)器人控制系統(tǒng)研究2目錄研究背景與現(xiàn)狀系統(tǒng)調(diào)基于ARM的水面機(jī)器人控制系統(tǒng)研究3研究背景研究背景 近年來(lái)，我國(guó)水域垃圾污染問(wèn)題日益嚴(yán)重。河道、近海、湖泊、水庫(kù)等水域漂浮垃圾隨處可見人工清理：人力、物力以及安全上存在隱患垃圾清理船清理：不易清理分散的漂浮物、成本高課題來(lái)源于浙江省公益技術(shù)研究資助項(xiàng)目“可返航充電的水面漂浮垃圾自動(dòng)清理機(jī)器人研

2、制”基于ARM的水面機(jī)器人控制系統(tǒng)研究3 近年來(lái)，我國(guó)水域垃圾污基于ARM的水面機(jī)器人控制系統(tǒng)研究4國(guó)外現(xiàn)狀主要以美國(guó)為首的西方國(guó)家，具有起步早，技術(shù)成熟，功能齊全，自動(dòng)化程度也高。美國(guó)聯(lián)合國(guó)際船舶trashCat清理船西班牙Beach-Trollers公司研發(fā)的solid清理船意大利的GLOBECO公司研發(fā)的Dolphin生態(tài)清理船基于ARM的水面機(jī)器人控制系統(tǒng)研究4主要以美國(guó)為首的西方國(guó)家5國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀 基于ARM的水面機(jī)器人控制系統(tǒng)研究“清漂1號(hào)”“世紀(jì)之光”清理船相比國(guó)外，國(guó)內(nèi)起步較晚，但是起步高，運(yùn)用到了比較前沿的技術(shù)，比較有名的有704研究所研發(fā)的清漂一號(hào)，和世紀(jì)之光號(hào)。但大多是應(yīng)用于

3、比較大面積的河流，湖泊，對(duì)于狹隘的河流，湖泊等就不能很好操作，而且產(chǎn)品功能比較單一等特點(diǎn)5基于ARM的水面機(jī)器人控制系統(tǒng)研究“清漂1號(hào)”“世紀(jì)之光”基于ARM的水面機(jī)器人控制系統(tǒng)研究6系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)核心板采用迅為iTop4412核心板，處理器采用三星的Exynos 4412處理器。系統(tǒng)主要由信號(hào)采集，輸出控制，無(wú)線通信以及核心控制電路組成基于ARM的水面機(jī)器人控制系統(tǒng)研究6核心板采用迅為iTop4基于ARM的水面機(jī)器人控制系統(tǒng)研究7系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)系統(tǒng)總體框圖基于ARM的水面機(jī)器人控制系統(tǒng)研究7系統(tǒng)總體框圖基于ARM的水面機(jī)器人控制系統(tǒng)研究8系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)-電源電路4V，電源管理芯片S5M

4、8767供電基于ARM的水面機(jī)器人控制系統(tǒng)研究84V，電源管理芯片S5M基于ARM的水面機(jī)器人控制系統(tǒng)研究9系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)-串口通信電路電平轉(zhuǎn)換GPS接口電子羅盤接口基于ARM的水面機(jī)器人控制系統(tǒng)研究9電平轉(zhuǎn)換GPS接口電子羅基于ARM的水面機(jī)器人控制系統(tǒng)研究10系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)-電壓采集與USB、網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)計(jì)電壓采集USB接口電路網(wǎng)絡(luò)接口電路基于ARM的水面機(jī)器人控制系統(tǒng)研究10電壓采集USB接口電路基于ARM的水面機(jī)器人控制系統(tǒng)研究11系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)基于ARM的水面機(jī)器人控制系統(tǒng)研究11基于ARM的水面機(jī)器人控制系統(tǒng)研究12系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)TCP服務(wù)器進(jìn)程TCP服務(wù)器進(jìn)程負(fù)責(zé)上傳采集到的數(shù)據(jù)以

5、及遙控終端的控制命令，TCP服務(wù)器進(jìn)程與信號(hào)采集和電機(jī)控制進(jìn)程通過(guò)進(jìn)程間通信數(shù)據(jù)交換基于ARM的水面機(jī)器人控制系統(tǒng)研究12TCP服務(wù)器進(jìn)程TCP基于ARM的水面機(jī)器人控制系統(tǒng)研究13系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)static struct file_operations adc_dirver .open = adc_open, .read = adc_read, .release = adc_ioctl .owner = THIS_MODULE,;A/D采集的驅(qū)動(dòng)程序接口static struct file_operations PWM_devfops = .open = Exynos4412_pwm_op

6、en, .release = Exynos4412_pwm_close, .unlocked_ioctl = Exynos4412_pwm_ioctl, .owner = THIS_MODULE, ;PWM驅(qū)動(dòng)接口基于ARM的水面機(jī)器人控制系統(tǒng)研究13static stru基于ARM的水面機(jī)器人控制系統(tǒng)研究14系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)采集GPS信號(hào)采集AD電量采集基于ARM的水面機(jī)器人控制系統(tǒng)研究14GPS信號(hào)采集AD電量基于ARM的水面機(jī)器人控制系統(tǒng)研究15系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)視頻采集USB視頻圖像采集采用V4L2編程接口實(shí)現(xiàn),v4l2是內(nèi)核提供給應(yīng)用程序的音、視頻驅(qū)動(dòng)接口基于ARM的水面機(jī)器人控制系統(tǒng)研究

7、15USB視頻圖像采集采用基于ARM的水面機(jī)器人控制系統(tǒng)研究16系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)視頻傳輸使用TCP建立連接，建立連接后，視頻傳輸采用RTP協(xié)議，采用三個(gè)線程，視頻采集線程，視頻流傳輸線程，以及一個(gè)主線程用于TCP通信建立連接視頻傳輸采用移植開源的JRTPLIB庫(kù)基于ARM的水面機(jī)器人控制系統(tǒng)研究16使用TCP建立連接，建基于ARM的水面機(jī)器人控制系統(tǒng)研究17系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)視頻傳輸使用TCP建立連接，建立連接后，視頻傳輸采用RTP協(xié)議，采用三個(gè)線程，視頻采集線程，視頻流傳輸線程，以及一個(gè)主線程用于TCP通信建立連接視頻傳輸采用移植開源的JRTPLIB庫(kù)基于ARM的水面機(jī)器人控制系統(tǒng)研究17使用TCP建

8、立連接，建基于ARM的水面機(jī)器人控制系統(tǒng)研究18系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)電機(jī)控制推進(jìn)器控制推進(jìn)器通過(guò)電調(diào)來(lái)驅(qū)動(dòng)，調(diào)速是通過(guò)改變PWM波的占空比來(lái)控制電調(diào)實(shí)現(xiàn)電調(diào)工作原理：產(chǎn)生一個(gè)50Hz的PWM波，高電平在12ms之間才能調(diào)速，在1.5ms電平處于0狀態(tài)，1ms是反方油門最大，2ms在正向最大油門電調(diào)使用前都需要發(fā)送一個(gè)1.5ms高電平脈沖初始化基于ARM的水面機(jī)器人控制系統(tǒng)研究18推進(jìn)器控制推進(jìn)器通過(guò)電基于ARM的水面機(jī)器人控制系統(tǒng)研究19系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)電機(jī)控制推進(jìn)器直行閉環(huán)控制推進(jìn)器通過(guò)電調(diào)來(lái)驅(qū)動(dòng)，調(diào)速是通過(guò)改變PWM波的占空比來(lái)控制電調(diào)實(shí)現(xiàn)電調(diào)工作原理：產(chǎn)生一個(gè)50Hz的PWM波，高電平在12ms之間

9、才能調(diào)速，在1.5ms電平處于0狀態(tài)，1ms是反方油門最大，2ms在正向最大油門電調(diào)使用前都需要發(fā)送一個(gè)1.5ms高電平脈沖初始化基于ARM的水面機(jī)器人控制系統(tǒng)研究19推進(jìn)器直行閉環(huán)控制推進(jìn)基于ARM的水面機(jī)器人控制系統(tǒng)研究20系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)電機(jī)控制舵機(jī)控制舵機(jī)脈寬與轉(zhuǎn)動(dòng)角度關(guān)系基于ARM的水面機(jī)器人控制系統(tǒng)研究20舵機(jī)控制舵機(jī)脈寬與轉(zhuǎn)動(dòng)基于ARM的水面機(jī)器人控制系統(tǒng)研究21系統(tǒng)調(diào)試- GPS模塊選擇在空曠室外將GPS模塊連接到系統(tǒng)板子對(duì)應(yīng)串口上，網(wǎng)口連接網(wǎng)線與連接無(wú)線路由相連下載編譯好的測(cè)試程序到控制板，筆記本連接到無(wú)線路由，并使用網(wǎng)絡(luò)調(diào)試助手調(diào)試基于ARM的水面機(jī)器人控制系統(tǒng)研究21選擇在空

10、曠室外將GPS基于ARM的水面機(jī)器人控制系統(tǒng)研究22系統(tǒng)調(diào)試- 電子羅盤模塊實(shí)驗(yàn)室環(huán)境將電子羅盤連接到系統(tǒng)板子對(duì)應(yīng)串口上下載編譯好的測(cè)試程序到控制板，連接好調(diào)試串口，運(yùn)行程序基于ARM的水面機(jī)器人控制系統(tǒng)研究22實(shí)驗(yàn)室環(huán)境將電子羅盤連基于ARM的水面機(jī)器人控制系統(tǒng)研究23系統(tǒng)調(diào)試- 視頻傳輸空曠室內(nèi)場(chǎng)地將USB攝像頭連接到系統(tǒng)板子USB口上，同時(shí)網(wǎng)口與無(wú)線路由通過(guò)網(wǎng)線相連好下載編譯好的測(cè)試程序到控制板，運(yùn)行程序，在安裝好的手機(jī)客戶端連接到控制板的IP，可以觀察到視頻圖像，同時(shí)移動(dòng)手機(jī)，測(cè)量傳輸距離，發(fā)現(xiàn)在60m左右下手機(jī)能夠收看到視頻基于ARM的水面機(jī)器人控制系統(tǒng)研究23空曠室內(nèi)場(chǎng)地將USB攝

11、基于ARM的水面機(jī)器人控制系統(tǒng)研究24系統(tǒng)調(diào)試-電量監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境將12V的鋰電池接入到AD采集接口，網(wǎng)線一端接到板子以太網(wǎng)網(wǎng)口上，一端接到無(wú)線路由器上下載編譯好的測(cè)試程序到控制板，運(yùn)行程序，將AD采集到的電池電壓通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到筆記本，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)調(diào)試助手連接網(wǎng)絡(luò)調(diào)試基于ARM的水面機(jī)器人控制系統(tǒng)研究24實(shí)驗(yàn)室環(huán)境將12V的鋰基于ARM的水面機(jī)器人控制系統(tǒng)研究25系統(tǒng)調(diào)試-PWM調(diào)試實(shí)驗(yàn)室環(huán)境將示波器連接到控制板上的引出來(lái)為推進(jìn)器實(shí)驗(yàn)的PWM引腳上下載編譯好的測(cè)試程序到控制板，動(dòng)態(tài)加載驅(qū)動(dòng)，運(yùn)行測(cè)試程序，通過(guò)示波器觀察PWM波形占空比：10 %頻率：50Hz基于ARM的水面機(jī)器人控制系統(tǒng)研究25實(shí)驗(yàn)室環(huán)境將示波器連接基于ARM的水面機(jī)器人控制系統(tǒng)研究26系統(tǒng)調(diào)試-綜合調(diào)試學(xué)校某水池環(huán)境進(jìn)行實(shí)驗(yàn)控制倉(cāng)連接蓋密封處理控制系統(tǒng)水池實(shí)驗(yàn)基于ARM的水面機(jī)器人控制系統(tǒng)研究26學(xué)校某水池環(huán)境進(jìn)行實(shí)驗(yàn)基于ARM的水面機(jī)器人控制系統(tǒng)研究27總結(jié)與展望總結(jié)：1.根據(jù)需求，實(shí)現(xiàn)了對(duì)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)2.實(shí)現(xiàn)了對(duì)系統(tǒng)的硬件和軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)3.完成了系統(tǒng)的模塊調(diào)試和整體的實(shí)驗(yàn)調(diào)試工作4.