基于DSP和FPGA的室内轮式机器人控制系统设计

本文档主要探讨了"轮式机器人控制系统设计"这一主题，针对的是室内移动机器人，它在当前计算机技术、控制理论、人工智能和传感器技术的快速发展背景下，受到了学术界的广泛关注。室内环境相较于室外，其结构化程度高且受不确定性因素影响较小，使得研究工作更为可控。 论文首先从机器人控制系统的功能需求出发，对控制系统的设计进行了全面的方案设计和器件选择。硬件电路的核心组成部分包括数字信号处理器(DSP)最小系统、现场可编程门阵列(FPGA)最小系统，实现了DSP与FPGA之间的并行通信，以及FPGA信号采集、DSP驱动控制、人机交互和电源管理等模块。这些组件的选择旨在确保系统的高效稳定运行。 定位和运动控制是轮式机器人的核心技术，论文着重研究了基于双编码器的导航算法，通过Matlab进行仿真验证，确保了机器人的精确位置跟踪和路径规划。此外，还探讨了利用光纤传感器进行寻迹导航的实现方法，增强了机器人的自主导航能力。 在硬件电路和控制算法的基础上，论文进一步完成了控制软件的设计。软件部分根据机器人的实际任务进行划分，包括机器人的测试、双编码器导航、光纤传感器寻迹、以及抓取物体等功能。F28335的CPU被用于定时中断服务程序，负责处理各个子任务模块的运动控制指令更新、手柄按键扫描、读取FPGA传感器信息，以及通过SCI无线通信接口将数据传送给上位机，确保了控制系统的实时性和响应性。同时，使用eCAN模块实现了CANopen通信标准，增强了系统的扩展性和兼容性。 这篇硕士论文详细地介绍了轮式机器人控制系统的构建过程，涵盖了从需求分析、硬件设计、算法开发到软件实现的各个环节，为室内轮式移动机器人的实际应用提供了坚实的技术支持。