用三点法实现机器人三维位置测量的研究摘 要 ：提 出 了一 种 微 小 爬 壁 机 器 人 三 维 位 置 测 量 的新 方 法 。笔 者 通 过 深 入 分 析 研 究各 种 位 置 测 控 方 法 与 系 统 ，提 出采 用单 目视 觉方 法 中的 聚 焦法 ，以 CCD作 为 传 感 器 ，用 三 点 法 实现 对 机 器 人 的 三 维 位 置 测 量 。 验 证性 实验 结果表 明 ，本研 究提 出的测 量原 理和 系统是 正 确 可行 的 。 关键词 ：机 器人 ；位置 测量 ；CCD传 感 器 ；单 目视 觉 ；摄 像 机 标 定 中 图分 类 号 ：TP242．6 文 献 标 识 码 ：B Abstract：A new 3D position measurementmethod Ofa wall—climbing micro robothas been researched．Researc— hing on the various position measuring and controlling method，theauthorhasputforwardanewprojecttomeas— ure the 3D position of the robot，in which the focusing method with singlecamera and CCD sensorhasbeen used to getthe position information．The elementary experiment has verified the principle and the system． Key words：robot；position detection；CCD sensor；single camera vision；camera caiibration 位置测量技 术是智 能机 器人 的关键 技术 ，是各 种 机器人控 制系统 中极 为重 要 的环节 ，也 是 国内外研 究 的热点所 在。 按 照测试 系统 与被 测机 器 人 的关 系 ，可 以将位 置 测量技术 分为接触 式和非接触式 两大类 。接触 式测量 系统 由于在测 量过程 中或多或少地 对机器人施 加 了载 荷 ，因而仅适用于静 态 位置测 量 。而动 态 位 置测量 系 统 主要分 5类 ：①激光跟踪 系统 ；@ CCD交 互测量 收 稿 日期 ：2001—07—03 基 金项 目：国家 863高科技 研 究 资助 项 目(9804-06)；教 育 部 高 等 学校 骨干教 师 资助 计 3t,j项 目 作者 简 介 ：张 智海 (1973一 )，男 ，工 学硕 士 ，主 要 研 究 方 向 为 智 能 机 器人 测 控 技 术 。 系统 ；③ 超声波 测量 系统 ；④ PSD(positionsensitivede— vice)位 置 测 量 系统 ；⑤ 带 有 接 近觉 传 感 器 的 测量 系 统 。位置测量 还可 以从另一个分类 角度划分为主动式 测量和被动 式测 量 。主动式测 量主要可 以分为结 构光方法和激光 自动聚焦法两类 。被 动式测量 主要 可 以分为双 目视 觉 、三 目视觉 、单 目视觉 等方法 。 对 比以上各种方法 的 优缺 点 ，针对 笔者 研制 的微 小爬壁机器人 的空 间三 维位 置 测量 的要 求 ，测量 系统 必须满足尺 寸小 、分 辨率 高 、稳定 性 和可 靠性 好 、时 间 响应快等特 点 ，提 出了采用 单 目视觉方法 中的聚焦法 ， 选用 CCD作 为传感器 ，用 三点法实现对机器人 的三维 位置测量 ，并用 Matlab和 V
标签： 机器人
上传时间： 2022-02-12
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本设计采用EM78P156E单片机作为暖风机整机工作的控制核心，采用sC6121实现红外遥控编码规则实现红外解码，红外信号的接收采用了具有感光原理的红外一体化的红外接收头。本设计用IT1621芯片取代了直接利用单片机1/0口驱动LCD显示，使LCD的驱动更加方便灵活，接线更为简单，达到实时显示温度的目的。本设计采用RC充放电原理实现对加热温度的测量，比起用热敏电阻成本要低得多。六路按键选择实现了暖风机的实时显示时间，电阻丝加热，高温，低温，风速的大小的选择。暖风机的摇头和吹风部分由单片机控制继电器来控制。用遥控控制的暖风机的实用性，灵活性都更强。由于暖风机具有体积小，散热快的优点，是近些年才流行起来的。为大多数家庭认识和接受。带液晶显示屏的可遥控暖风机，越来越受到用户的欢迎，由于它采用红外遥控设备，并配合液晶屏显示，大大方便了产品的使用。关键字：红外编码；红外解码；EM78P156单片机：LCD显示；驱动暖风机分为工业用，家用两大类。随着社会的发展暖风机在汽车上的应用也日益广泛。工业用暖风机主要用来给元器件加热，加热塑料使其软化（例如电热枪）和在工厂里取暖等。家用暖风机采用直热式取暖，广为家庭使用俗称“小太阳”。家用暖风机可直接感受热源且热辐射能力强，也可用在室外做小面积的取暖，弥补了空调必须在封闭环境下使用的缺点。汽车用暖风机也主要用在取暖方面。1.1 暖风机的概述暖风机以空气对流式加热和电热元件加热两种加热方式为主，采用风机强空气对流加热的液晶遥控暖风机，是近些年才流行起来的。为大多数家庭认识和接受。暖风机特点：1、体积小，热功效高，节能，安全性能高。2、高抗振性好，坚固耐用，无光、无明火、不易燃。3、防水，防病溅暖风机的功率，款式及功能：功e，暖风机功率大致在800-2000w之向使用面积也比较大。暖风机升温比较快。B.款式：有台式、落地式、壁挂式和台挂两用式四种。暖风机的款式以台式，壁挂式和台挂式为主。C.功能：有手动旋钮、接钮型、程控型、遥控型和语音提示型。在保护功能方面：有防跌倒断电、防过电流、过热保护、防水、防滴溅保护。
上传时间： 2022-06-18
上传用户：xsr1983
电动摩托车具有零排放、低噪声等优点，是真正的绿色环保轻型交通工具，它以方便j快捷等特点被越来越多的人们所接受，成为大中城市公共交通的理想补充。而无刷直流电动机以其控制简单、可靠性高、输出转矩大等优点，被大量地用作电动摩托车驱动电机。本文主要研究基于AVR单片机的电动摩托车控制技术。 首先，分析了电动摩托车的发展趋势，以及无刷直流电动机能在电动摩托车驱动领域得到广泛应用的原因，并探讨了电动摩托车无刷直流驱动电机的控制方法。 其次，在分析无刷直流电动机工作原理的基础上，构造了无刷直流电动机的数学模型，确立了通过PWM调节改变电枢电压的大小来调节转速的控制策略。 第三，采用ATMEL公司的ATmega88单片机为控制核心，设计了包括电流检测与保护、位置信号检测、功率开关管驱动、电源转换和电压采样与欠压保护等一系列硬件电路，充分利用了ATmega88单片机成本低、功能丰富、运算能力强等优点，简化了控制电路，提高了控制系统的可靠性，降低了控制成本。 第四，采用C语言编写了控制程序，完善了控制功能，实现了软、硬件控制方法的结合。使用ICC-AVR集成开发环境和SL-ISP在线编程，降低了开发成本；采用模块化设计方法设计控制程序，提高了程序的可维护性。完成的功能模块主要包括启动与换相模块、电动机转速调节模块、过电流与堵转保护模块、欠电压保护模块和定速巡航模块等。 最后，对开发的控制系统进行了调试，并对实验结果进行了分析。结果表明，控制系统运行可靠、实时性好，证明ATmega88单片机适合用作电动摩托车驱动电机的控制芯片。
上传时间： 2013-05-20
上传用户：lanhuaying
近年来，以FPGA为代表的数字系统现场集成技术取得了快速的发展，FPGA不但解决了信号处理系统小型化、低功耗、高可靠性等问题，而且基于大规模FPGA单片系统的片上可编程系统(SOPC)的灵活设计方式使其越来越多的取代ASIC的市场。传统的通用信号处理系统使用DSP作为处理核心，系统的可重构型不强，FPGA解决了这一问题，并且现有的FPGA中，多数已集成DSP模块，结合FPGA较强的信号并行处理特性使其与DSP信号处理能力差距很小。因此，FPGA作为处理核心的通用信号处理系统具有很强的可实施性。 @@ 基于上述要求，作者设计和完成了一个基于多FPGA的通用实时信号处理系统。该系统采用4片XC3SD1800A作为处理核心，使用DDR2 SDRAM高速存储实时数据。作者通过全面的分析，设计了核心板、底板和应用板分离系统架构。该平台能够根据实际需求进行灵活的搭配，核心板之间的数据传输采用了LVDS(低电压差分信号)技术，从而使得数据能够稳定的以非常高的速率进行传输。 @@ 本系统属于高速数字电路的设计范畴，因此必须重视信号完整性的设计与分析问题，作者根据高速电路的设计惯例和软件辅助设计的方法，在分析和论证了阻抗控制、PCB堆叠、PCB布局布线等约束的基础上，顺利地完成了PCB绘制与调试工作。 @@ 作为系统设计的重要环节，作者还在文中研究了在系统设计过程中出现的电源完整性问题，并给出了解决办法。 @@ LVDS高速数据通道接口和DDR2存储器接口设计决定本系统的使用性能，本文基于所选的FPGA芯片进行了详细的阐述和验证。并结合系统的核心板和底板，完成了应用板，视频图像采集、USB、音频、LCD和LED矩阵模块显示等接口的设计工作，对其中的部分接口进行了逻辑验证。 @@ 经过测试，该通用的信号处理平台具有实时性好、通用性强、可扩展和可重构等特点，能够满足当前一些信号处理系统对高速、实时处理的要求，可以广泛应用于实时信号处理领域。通过本平台的研究和开发工作，为进一步研究和设计通用、实时信号处理系统打下了坚实的基础。 @@关键词：通用实时信号处理；FPGA；信号完整性；DDR2；LVDS
上传时间： 2013-05-27
上传用户：qiaoyue
由于移动环境的复杂性，无线信号在发送传输和接收过程中有很明显的衰落现象，特别是在高频无线通信中，多径衰落或频率选择性衰落对无线信号的干扰最为严重。通过分集接收技术，Rake接收机在CDMA移动通信系统中抗多径衰落效果尤为明显。作为一种新颖的多址接入方式，多载波CDMA充分利用了OFDM最优频率利用率以及CDMA的多址和频率分集，且系统容量和抗符号间干扰性能明显优于传统的单载波CDMA。这些特性使得多载波CDMA成为未来的宽带无线通信系统最有希望的候选。 @@ 本文研究了一种多载波扩频通信系统，介绍了其Rake接收机工作原理和设计思想，进行了理论仿真并用FPGA予以实现。 @@ 本文首先介绍了移动通信系统的发展历史以及OFDM和CDMA技术原理，并描述了OFDM和CDMA结合的三种系统（MC-DS-CDMA、MT-CDMA、MC-CDMA）的原理和系统模型；接着，介绍了目前影响移动通信的主要衰落以及Rake接收机基本原理及其作用。多径信号的每路信号都可能含有可以利用的信息，Rake接收机就是通过多个相关接收器接收多径信号中各路信号，通过信道估计和信道补偿消去信道因子的附加相位，并把他们合并在一起，以此来改善信号的信噪比和系统的可靠性；在此基础上，论文提出了一种多载波扩频通信系统的实现方案，并详细介绍了其Rake接收机实现原理，给出了最大比合并时各种分径数目下系统误码率的仿真图；最后介绍了此方案中Rake接收机的FPGA硬件实现设计方案及其系统 测试结果。@@ 仿真结果显示出随着分集径数的增加，系统的误码率显著降低。表明Rake接收机抗多径衰落效果显著，且在多载波CDMA系统中其分集效果更好，实现相对简单。最终Rake接收机的FPGA实现结果同理论仿真一致，时序通过，资源耗费不大，具有较大的实用价值。 @@关键词：多载波扩频通信，CDMA，Rake接收机，FPGA
上传时间： 2013-07-25
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无线局域网(WLAN)是未来移动通信系统的重要组成部分。由于摆脱了有线连接的束缚，无线局域网具有移动性好、成本低以及网络传输故障少等诸多优点，得到了越来越广泛的发展与应用。正交频分复用(OFDM)技术具有抗多径衰落，频谱利用率高等优点，特别适合于无线环境下的高速数据传输，是高速无线局域网的首选技术之一。从IEEE802.11a，IEEE802.11g到IEEE802.1n都是以OFDM为基础。随着OFDM技术的普及以及下一代通信技术对OFDM的青睐，研究与实现应用于无线局域网的OFDM关键技术具有一定的意义。 本文首先介绍了WLAN的基本概念及相关协议标准和OFDM系统的工作原理，并描述了基于IEEE802，11a和IEEE802.11n标准的OFDM系统的数据帧结构以及系统参数。文中对OFDM传输系统的关键算法进行了详细的研究。然后以Xilinx公司的ISE10.1为软件平台，利用VHDL描述的方式，并以FPGA(现场可编程门阵列)芯片SPARTAN-3E为硬件平台，研究实现了适用于IEEE802.11a和IEEE802.11n的64点16bits复数块浮点结构的FFT模块，(2，1，7)卷积编码和维特比译码模块，以及分组检测和符号定时模块，并进行了仿真、综合、下载验证等工作。
上传时间： 2013-06-25
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扩频通信系统与常规的通信系统相比，具有很强的抗窄带干扰，抗多径干扰，抗人为干扰的能力，并具有信息隐蔽、多址保密通信等优点。在近年来得到了迅速的发展。本论文主要讨论和实现了基于FPGA的直接序列扩频信号的解扩解调处理。论文对该直扩通信系统和FPGA设计方法进行了相关研究，最后用Altera公司的最新的FPGA开发平台Quarus Ⅱ5.0实现了相关设计。 整个系统分为两个部分，发送部分和接收部分。发送部分主要有串并转换、差分卷积编码、PN码扩频、QPSK调制、成型滤波等模块。接收部分主要有前端抗干扰、数字下变频、解扩解调等模块。 论文首先介绍了扩频通信系统的特点以及相关技术的国内外发展现状，并介绍了本论文的研究思路和内容。 然后，论文分析了几种常用的窄带干扰抑制、载波同步及PN码同步算法，结合实际需要，设计了一种零中频DSSS解调解扩方案。给出了抗窄带干扰、PN码捕获及跟踪以及载波同步的算法分析，采用了基于数字外差调制的自适应陷波器来进行前端窄带干扰抑制处理，用基于自适应门限技术的滑动相关捕获和分时复用单相关器跟踪来改善PN码同步的性能，用基于硬判决的COSTAS(科斯塔斯)环来减少载波提取的算法复杂度，用改进型CORDIC算法实现NCO来方便的进行扩展。 接着，论文给出了系统总体设计和发送及接受子系统的各个功能模块的实现分析以及在Quartus Ⅱ5.0上的实现细节，给出了仿真结果。 然后论文介绍了整个系统的硬件电路设计和它在真实系统中连机调试所得到的测试结果，结果表明该系统具有性能稳定，灵活性好，生产调试容易，体积小，便于升级等特点并且达到课题各项指标的要求。 最后是对论文工作的一些总结和对今后工作的展望。
上传时间： 2013-05-23
上传用户：磊子226
随着存储技术的迅速发展，存储业务需求的不断增长，独立的磁盘冗余阵列可利用多个磁盘并行存取提高存储系统的性能。磁盘阵列技术采用硬件和软件两种方式实现，软件RAID（Redundant Array of Independent Disks）主要利用操作系统提供的软件实现磁盘冗余阵列功能，对系统资源利用率高，节省成本。硬件RAID将大部分RAID功能集成到一块硬件控制器中，系统资源占用率低，可移植性好。 分析了软件RAID的性能瓶颈，使用硬件直接完成部分计算提高软件RAID性能。针对RAID5采用FPGA（Field Programmable Gate Array）技术实现RAID控制器硬件设计，完成磁盘阵列启动、数据缓存（Cache）以及数据XOR校验等功能。基于硬件RAID的理论，提出一种基于Virtex-4的硬件RAID控制器的系统设计方案：独立微处理器和较大容量的内存；实现RAID级别迁移，在线容量扩展，在线数据热备份等高效、用户可定制的高级RAID功能；利用Virtex-4内置硬PowerPC完成RAID服务器部分配置和管理工作，运行Linux操作系统、RAID管理软件等。控制器既可以作为RAID控制卡在服务器上使用，也可作为一个独立的系统，成为磁盘阵列的调试平台。 随着集成电路的发展，芯片的体积越来越小，电路的布局布线密度越来越大，信号的工作频率也越来越高，高速电路的传输线效应和信号完整性问题越来越明显。RAID控制器属于高速电路的范畴，在印刷电路板（Printed Circuit Block, PCB）实现时分别从叠层设计、布局、电源完整性、阻抗匹配和串扰等方面考虑了信号完整性问题，并基于IBIS（I/O Buffer Information Specification）模型进行了信号完整性分析及仿真。
上传时间： 2013-04-24
上传用户：jeffery
永磁同步电机(PMSM)是一种性能优越、应用领域广阔的电机，其传统的理论分析与设计方法已比较成熟。它的进一步推广应用，在很大程度上有赖于对控制策略的研究。实践中，使用通用变压变频(VVVF)变频器来驱动没有阻尼绕组的永磁同步电动机开环运行时，有时电机的运行频率超过某一频率，系统就会变得不稳定，甚至导致系统失步。本文研究了无位置传感器的永磁同步电机的速度控制问题。 论文提出了一种将推广卡尔曼滤波(EKF)原理应用于永磁同步电机无位置传感器调速系统的方法。对永磁同步电机的数学模型和卡尔曼滤波原理作了详细的分析，在dq转子同步坐标系中应用推广卡尔曼滤波算法，对永磁同步电机的转角和转速进行实时在线估计。所选取的滤波算法只需测量电流和逆变器直流母线电压，具有不改造电机、可靠性高和经济耐用的优点。利用在线估计出的转速和电流实现转速电流双闭环的永磁同步电机矢量控制。同时还提出了基于磁饱和原理的永磁转子初始位置的检测方法。针对转子磁场定向方式及矢量控制方案，采用了空间矢量脉宽调制方法对系统进行控制，此方法可以输出任意给定位置的电压矢量，在不增加功率管开关频率和不增加系统复杂性的前提下，明显提高电机的调速性能。 在Matlab6.5环境下进行的系统仿真实验表明，所提出的位置估计算法和控制方法具有优良的转角跟踪特性和速度控制性能，同时系统具有较强的抗负载扰动性能和较好的鲁棒性。实验结果表明本文的方法达到了预期的效果。
上传时间： 2013-04-24
上传用户：huangld
本文分析了国内外电动机保护的发展，针对当前电动机保护的现状，介绍了一种嵌入式综合电动机保护装置。该保护装置设计基于ARM嵌入式微处理器，相比于传统的保护装置具有体积小、功耗低、性能高、实时性好等优点，具有较强的实用价值。保护装置可以实时采集电动机的三相输入电压、电流信号，对采样数据进行保护算法计算，监视电动机的工作状态，一旦有故障发生，则进行相应保护动作，及时切断电动机电源。课题完成了基本的硬件系统设计和软件开发。 硬件设计采用S3C2410作为处理器组成电动机综合保护装置，使用S3C2410自带的A/D转换器采集电动机的三相输入电流、电压信号，并通过键盘和LCD显示器完成人机交互。 软件的开发分为开发环境的建立和应用软件设计两个部分。开发环境的建立包含ARM平台的BootLoader和嵌入式Linux的移植，交叉编译环境的建立；应用软件方面包含驱动程序，Qt界面程序，智能保护程序等几个部分。 论文的最后对系统设计所完成的内容进行了总结，并提出了改进方法。
上传时间： 2013-06-16
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