基于ARM的IEEE标准电脑鼠研究与实现

论文摘要

将红外传感,电动机控制,智能算法等技术结合为一体的电脑鼠是一种智能自主移动机器人,电脑鼠在迷宫中,探查周边环境、选择逃生路径则可以归结到路径规划的范畴。移动机器人路径规划是机器人技术中一个重要研究领域,得到了很多研究者的关注,并取得了一系列重要成果。路径规划问题是指自主移动机器人在未知的、复杂的环境中自主规划起点至终点的路径,并且躲避障碍。迷宫电脑鼠的路径规划是智能移动机器人路径规划中的典型应用。由于迷宫环境的特殊性,迷宫电脑鼠的路径规划有着比一般避障路径规划算法更加复杂的要求。（1）以ARM Cortex-M3核的LM3S615为控制芯片制作出符合标准的电脑鼠,电脑鼠用直流无刷电动机做驱动装置,用专业的驱动芯片驱动直流无刷电动机,采用红外一体化发射接收器作传感器,完成电脑鼠的制作。（2）介绍专用控制芯片MC33035.MC33039为核心构成的永磁无刷直流电动机控制器设计,主要涉及核心控制电路的构成、功率开关元件的驱动等。（3）本论文研究了一些经典的方法,对人工势场法、栅格法的路径规划进行了概述；在探讨智能机器人路径规划技术的基础上,根据机器人路径规划算法的研究现状和向智能化、仿生化发展的趋势,论述了基于深度优先搜索的机器人路径规划方法。最后,对全文工作进行了总结,并对电脑鼠技术和路径规划算法的研究进行了展望。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的背景和意义
• 1.1.1 课题研究的背景
• 1.1.2 迷宫电脑鼠研究的学术价值
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 迷宫与电脑鼠的发展
• 1.2.2 电脑鼠及电动机的发展
• 1.3 课题研究的主要内容
• 1.3.1 课题研究的主要内容和方法
• 1.3.2 课题研究面临的主要难点
• 1.4 本章小结
• 第二章 电脑鼠整体方案论证
• 2.1 系统的总体要求
• 2.2 系统总体方案
• 2.3 系统构成
• 2.3.1 挡板检测部分方案选择
• 2.3.2 电脑鼠机身结构选择
• 2.3.3 电源选择
• 2.3.4 电动机的选择
• 2.3.5 电动机驱动芯片选择
• 2.4 本章小结
• 第三章 系统硬件实现
• 3.1 无刷直流电动机驱动控制电路
• 3.1.1 控制器电路
• 3.1.2 驱动电路
• 3.2 电动机调速
• 3.2.1 脉冲计数
• 3.2.2 速度控制
• 3.2.3 用PWM实现DAC
• 3.3 传感器检测电路
• 3.4 人机交互硬件模块设计
• 3.5 电脑鼠控制器设计
• 3.5.1 LM3S615615
• 3.5.2 电源电路
• 3.5.3 JTAG接口电路
• 3.6 本章小结
• 第四章 迷宫的路径搜索方法研究
• 4.1 电脑鼠路径搜索概述
• 4.2 电脑鼠的路径规划方法
• 4.2.1 电脑鼠路径规划的经典方法
• 4.2.2 电脑鼠路径搜索的智能方法
• 4.3 迷宫场地的简单介绍
• 4.4 电脑鼠搜寻法则和策略
• 4.4.1 搜寻策略软件系统流程
• 4.4.2 迷宫坐标和绝对方向的建立
• 4.4.3 相对方向与绝对方向的转换
• 4.4.4 坐标转换
• 4.4.5 墙壁资料存储
• 4.4.6 迷宫搜寻法则
• 4.4.7 迷宫搜寻策略
• 4.4.8 寻找最优路径的方法
• 4.5 本章小结
• 第五章 IEEE标准的电脑鼠走迷宫的程序设计
• 5.1 控制系统软件综述
• 5.2 软件总体流程
• 5.3 电脑鼠前进一格程序设计
• 5.4 电脑鼠转弯程序设计
• 5.5 主程序设计
• 5.6 本章小结
• 第六章 结论和展望
• 6.1 课题结论
• 6.2 未来展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录A 电路图
• 附录B 电脑鼠的比赛规则
• 在攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 详细摘要