竞赛用寻宝机器人控制系统的研究与设计

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1、分类号密级Ｕ么々／＞０？／￣ｒＤＣ３学号＇Ｊｌ戀＾爲誇以穿■硕±学位论文＾ＴｈｅｓｉｓｆｏｒＭａｓｔｅｒｓＤｅｇｒｅｅ扣论文题目竞赛用寻宝机器人控制系统；的研究与设计－．心＇．甲．＇１＇ＶＩ．‘申请学位类别全日制工程硕±＿＿＿专业名祿机械工程研究生姓名殼伟平导师姓名、取、祿刘巧时教授二０—六年六月学位论文独创性声明本人声明所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研巧工作及取得的研究成果。据我所知，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的，陈了文中特别

2、加标注和致谢的地方外研巧成果，也不包含已获得江西理工大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。一与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示谢意。一切相关责任申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担。研究生签名：：Ｍ巧时间；么。ｆ＾年户月曰学位论文版权使用授权书工大学关于收集：本人完全了解江西理、保存、使用学位论文的规定即学校有权保存按要求提交的学位论义印刷本和电子版本，学校有权将学位论文的全部或者部分内容编入有关数据库进巧检索、缩印或扫描等复制手段保存、汇编Ｗ供查阅和，并采用影印借阅；学校有权按有关规

3、定向国家有关部口或者机构送交论文的复印件和电子版。本人，许本学位论文被查阅和借阅同意学校国关部口或机送论文的复印件和电允向家有构交，通过网络向社会公众提供信息服务。子版并保密的学位论文在解密后适用授权本书、－作者签）（）名（手；师签名手写：学位论文写Ｍ巧导－２ｒ＞＜７Ｌ日：（日签日期；年月日签字期年月字含（分类号：密级：UDC：学号：6720130265硕士学位论文竞赛用寻宝机器人控制系统的研究与设计Researchanddesignofcontrolsystemforrobothuntcontest学位类别：工程硕士作者姓名：敖伟平学

4、科专业：机械工程研究方向：机器人技术指导教师：刘祚时教授2016年6月3日江西理工大学硕士学位论文摘要摘要寻宝机器人控制系统的总体设计过程是按照由整体到局部的设计原则进行的。整体设计是指在详细分析学校已有关于寻宝机器人的研究及查阅大量国内外文献资料的基础上，构建出寻宝机器人控制系统的总体设计方案，总体设计方案主要分为四个部分，即硬件选择、硬件电路的设计、机械结构的设计及软件系统的设计。局部设计是指采用模块化的设计思想，分别对寻宝机器人的各个功能模块进行设计，各个功能模块的设计一般分为理论分析、电路设计、PCB板制作、程序设计及实验验证等步骤。机械结构的设计方面，本文完成

5、了前轮定位参数及寻宝机器人重心位置的调整，并通过计算及实验分析确立了寻宝机器人的前瞻距离，同时对地板、舵机连接件等结构进行了设计。详细介绍了灰度传感器、接近开关、线性CCD摄像头等传感器的安装方式，并基于混合式数据融合的结构模型特点，利用贝叶斯推理的方法推导出了一种基于贝叶斯法则的多传感器数据融合算法。该算法对各个传感器采集到的数据信息进行联合判断，能提高寻宝机器人获取环境特征参数及自身状态特征参数的准确度和精度，进而实现了寻宝机器人快速稳定的行驶。软件系统的设计核心是寻宝机器人赛道引导线的提取算法、数字识别算法及车体控制算法的研究与实现。本文采用边缘检测算法中的Sob

6、el算子来进行引导线提取，并对Sobel算子的提取过程进行了程序设计。同时根据寻宝机器人需完成查找宝物这一任务的需要，提出了一种基于数字符轮廓的数字识别算法并通过实验验证了该算法的鲁棒性。本文还对寻宝机器人的PID控制策略进行了研究，完成了寻宝机器人增量式PID控制器的设计，并利用Matlab/Simulink对寻宝机器人PID控制算法进行了模拟仿真，完成了kp、k及k等参数的整定，并通过测试验证了PID控制算法的可行性及优越性。id总之，通过完成以上工作，本文设计并制作了一款环境感知能力强、爬坡能力好、得分能力强、转向精准及速度控制性能好的寻宝机器人，并在2015年寻

7、宝机器人大赛中以总得分2600分的优异成绩获得了华中赛区一等奖。关键词：寻宝机器人；传感器；前轮定位；控制系统；PID控制；数字识别ⅠAbstractAbstractTheoveralldesignprocessofthetreasurerobotcontrolsystemwascarriedoutaccordingtothedesignprinciplefromthewholetothepart.Theoveralldesignreferredtobuildingtheoveralldesignschemeoftreasurerobot