基于ARM的水面機器人控制系統(tǒng)研究課件

1、基于ARM的水面機器人控制系統(tǒng)研究基于ARM的水面機器人控制系統(tǒng)研究畢業(yè)論文答辯基于ARM的水面機器人控制系統(tǒng)研究基于ARM的水面機器人基于ARM的水面機器人控制系統(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)計系統(tǒng)硬件設(shè)計系統(tǒng)軟件設(shè)計基于ARM的水面機器人控制系統(tǒng)研究2目錄研究背景與現(xiàn)狀系統(tǒng)調(diào)基于ARM的水面機器人控制系統(tǒng)研究3研究背景研究背景 近年來，我國水域垃圾污染問題日益嚴重。河道、近海、湖泊、水庫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、成本高課題來源于浙江省公益技術(shù)研究資助項目“可返航充電的水面漂浮垃圾自動清理機器人研

2、制”基于ARM的水面機器人控制系統(tǒng)研究3 近年來，我國水域垃圾污基于ARM的水面機器人控制系統(tǒng)研究4國外現(xiàn)狀主要以美國為首的西方國家，具有起步早，技術(shù)成熟，功能齊全，自動化程度也高。美國聯(lián)合國際船舶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的水面機器人控制系統(tǒng)研究4主要以美國為首的西方國家5國內(nèi)現(xiàn)狀 基于ARM的水面機器人控制系統(tǒng)研究“清漂1號”“世紀之光”清理船相比國外，國內(nèi)起步較晚，但是起步高，運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，和世紀之光號。但大多是應用于

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

4、8767供電基于ARM的水面機器人控制系統(tǒng)研究84V，電源管理芯片S5M基于ARM的水面機器人控制系統(tǒng)研究9系統(tǒng)硬件電路設(shè)計-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的水面機器人控制系統(tǒng)研究10系統(tǒng)硬件電路設(shè)計-電壓采集與USB、網(wǎng)絡接口設(shè)計電壓采集USB接口電路網(wǎng)絡接口電路基于ARM的水面機器人控制系統(tǒng)研究10電壓采集USB接口電路基于ARM的水面機器人控制系統(tǒng)研究11系統(tǒng)軟件設(shè)計基于ARM的水面機器人控制系統(tǒng)研究11基于ARM的水面機器人控制系統(tǒng)研究12系統(tǒng)軟件設(shè)計TCP服務器進程TCP服務器進程負責上傳采集到的數(shù)據(jù)以

5、及遙控終端的控制命令，TCP服務器進程與信號采集和電機控制進程通過進程間通信數(shù)據(jù)交換基于ARM的水面機器人控制系統(tǒng)研究12TCP服務器進程TCP基于ARM的水面機器人控制系統(tǒng)研究13系統(tǒng)軟件設(shè)計驅(qū)動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)動接口基于ARM的水面機器人控制系統(tǒng)研究13static stru基于ARM的水面機器人控制系統(tǒng)研究14系統(tǒng)軟件設(shè)計數(shù)據(jù)采集GPS信號采集AD電量采集基于ARM的水面機器人控制系統(tǒng)研究14GPS信號采集AD電量基于ARM的水面機器人控制系統(tǒng)研究15系統(tǒng)軟件設(shè)計視頻采集USB視頻圖像采集采用V4L2編程接口實現(xiàn),v4l2是內(nèi)核提供給應用程序的音、視頻驅(qū)動接口基于ARM的水面機器人控制系統(tǒng)研究

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

8、立連接，建基于ARM的水面機器人控制系統(tǒng)研究18系統(tǒng)軟件設(shè)計電機控制推進器控制推進器通過電調(diào)來驅(qū)動，調(diào)速是通過改變PWM波的占空比來控制電調(diào)實現(xiàn)電調(diào)工作原理：產(chǎn)生一個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1.5ms高電平脈沖初始化基于ARM的水面機器人控制系統(tǒng)研究18推進器控制推進器通過電基于ARM的水面機器人控制系統(tǒng)研究19系統(tǒng)軟件設(shè)計電機控制推進器直行閉環(huán)控制推進器通過電調(diào)來驅(qū)動，調(diào)速是通過改變PWM波的占空比來控制電調(diào)實現(xiàn)電調(diào)工作原理：產(chǎn)生一個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1.5ms高電平脈沖初始化基于ARM的水面機器人控制系統(tǒng)研究19推進器直行閉環(huán)控制推進基于ARM的水面機器人控制系統(tǒng)研究20系統(tǒng)軟件設(shè)計電機控制舵機控制舵機脈寬與轉(zhuǎn)動角度關(guān)系基于ARM的水面機器人控制系統(tǒng)研究20舵機控制舵機脈寬與轉(zhuǎn)動基于ARM的水面機器人控制系統(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)板子對應串口上，網(wǎng)口連接網(wǎng)線與連接無線路由相連下載編譯好的測試程序到控制板，筆記本連接到無線路由，并使用網(wǎng)絡調(diào)試助手調(diào)試基于ARM的水面機器人控制系統(tǒng)研究21選擇在空

10、曠室外將GPS基于ARM的水面機器人控制系統(tǒng)研究22系統(tǒng)調(diào)試- 電子羅盤模塊實驗室環(huán)境將電子羅盤連接到系統(tǒng)板子對應串口上下載編譯好的測試程序到控制板，連接好調(diào)試串口，運行程序基于ARM的水面機器人控制系統(tǒng)研究22實驗室環(huán)境將電子羅盤連基于ARM的水面機器人控制系統(tǒng)研究23系統(tǒng)調(diào)試- 視頻傳輸空曠室內(nèi)場地將USB攝像頭連接到系統(tǒng)板子USB口上，同時網(wǎng)口與無線路由通過網(wǎng)線相連好下載編譯好的測試程序到控制板，運行程序，在安裝好的手機客戶端連接到控制板的IP，可以觀察到視頻圖像，同時移動手機，測量傳輸距離，發(fā)現(xiàn)在60m左右下手機能夠收看到視頻基于ARM的水面機器人控制系統(tǒng)研究23空曠室內(nèi)場地將USB攝

11、基于ARM的水面機器人控制系統(tǒng)研究24系統(tǒng)調(diào)試-電量監(jiān)測實驗室環(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，一端接到無線路由器上下載編譯好的測試程序到控制板，運行程序，將AD采集到的電池電壓通過網(wǎng)絡發(fā)送到筆記本，通過網(wǎng)絡調(diào)試助手連接網(wǎng)絡調(diào)試基于ARM的水面機器人控制系統(tǒng)研究24實驗室環(huán)境將12V的鋰基于ARM的水面機器人控制系統(tǒng)研究25系統(tǒng)調(diào)試-PWM調(diào)試實驗室環(huán)境將示波器連接到控制板上的引出來為推進器實驗的PWM引腳上下載編譯好的測試程序到控制板，動態(tài)加載驅(qū)動，運行測試程序，通過示波器觀察PWM波形占空比：10 %頻率：50Hz基于ARM的水面機器人控制系統(tǒng)研究25實驗室環(huán)境將示波器連接基于ARM的水面機器人控制系統(tǒng)研究26系統(tǒng)調(diào)試-綜合調(diào)試學校某水池環(huán)境進行實驗控制倉連接蓋密封處理控制系統(tǒng)水池實驗基于ARM的水面機器人控制系統(tǒng)研究26學校某水池環(huán)境進行實驗基于ARM的水面機器人控制系統(tǒng)研究27總結(jié)與展望總結(jié)：1.根據(jù)需求，實現(xiàn)了對系統(tǒng)方案設(shè)計2.實現(xiàn)了對系統(tǒng)的硬件和軟件進行設(shè)計3.完成了系統(tǒng)的模塊調(diào)試和整體的實驗調(diào)試工作4.