基于Zynq平臺(tái)的伺服機(jī)器人設(shè)計(jì).pdf

1、基于Zynq平臺(tái)的伺服機(jī)器人設(shè)計(jì)重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文（學(xué)術(shù)學(xué)位）學(xué)生姓名：周薈景指導(dǎo)教師：張玲教授專(zhuān)業(yè)：信號(hào)與信息處理學(xué)科門(mén)類(lèi)：工學(xué)重慶大學(xué)通信工程學(xué)院二O一四年四月重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文中文摘要I摘要近年來(lái)，社會(huì)對(duì)服務(wù)人員的需求量急劇上升，而人力成本較高。伺服機(jī)器人能將人類(lèi)從繁重的工作中解脫出來(lái)，因此具有較大的研究?jī)r(jià)值。傳統(tǒng)機(jī)器人系統(tǒng)控制復(fù)雜，可擴(kuò)展性不強(qiáng)，設(shè)計(jì)難度大，開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)。本課題以Xilinx公司提供的Zynq開(kāi)發(fā)板為平臺(tái)，利用

2、該平臺(tái)上FPGA的可配置性，使得設(shè)計(jì)出來(lái)的伺服機(jī)器人具有很好的可擴(kuò)展性；同時(shí)在該平臺(tái)上搭建ARMLinux的開(kāi)發(fā)環(huán)境，使得伺服機(jī)器人的開(kāi)發(fā)變得較為容易，節(jié)省了開(kāi)發(fā)周期。本課題使用了軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)、智能控制、語(yǔ)音識(shí)別、人臉檢測(cè)以及字符識(shí)別等技術(shù)，設(shè)計(jì)了一款伺服機(jī)器人。課題的主要研究?jī)?nèi)容如下：①搭建平臺(tái)，包括硬件平臺(tái)和軟件平臺(tái)。硬件平臺(tái)的搭建包括建立硬件工程，添加和配置PS核、AXI總線模塊、時(shí)鐘模塊等基本硬件模塊，生成比特流并下載到Zyn

3、q開(kāi)發(fā)板；軟件平臺(tái)的搭建包括建立交叉開(kāi)發(fā)工具，編譯Uboot，編譯Linux內(nèi)核和設(shè)備樹(shù)，并在硬件平臺(tái)上啟動(dòng)Linux內(nèi)核。②FPGA邏輯設(shè)計(jì)。根據(jù)伺服機(jī)器人的功能需求，利用FPGA的可配置性，對(duì)系統(tǒng)的硬件進(jìn)行擴(kuò)展，主要擴(kuò)展了SPI控制器、超聲波模塊、ADAU1761控制器、串口以及PWM電機(jī)控制器等硬件模塊。③Linux驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)。開(kāi)發(fā)了SPI、超聲波、音頻、串口以及PWM的驅(qū)動(dòng)，并將這些驅(qū)動(dòng)添加到Linux內(nèi)核中。④Linux上層應(yīng)用

4、程序開(kāi)發(fā)與移植。開(kāi)發(fā)了Socket服務(wù)器程序，用來(lái)與roid應(yīng)用程序進(jìn)行通信；開(kāi)發(fā)了人臉檢測(cè)程序，用于迎賓功能；移植了Web服務(wù)器、Mjpgstreamer、語(yǔ)音識(shí)別軟件Sphinx以及字符識(shí)別軟件tesseract等，用于實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互。⑤roid應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)。roid應(yīng)用程序，通過(guò)無(wú)線方式控制機(jī)器人（包括對(duì)超聲波測(cè)距、機(jī)械臂動(dòng)作、以及機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的速度和方向的控制），并接收機(jī)器人巡視會(huì)議室時(shí)傳送的圖像或者視頻。系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果表明，該伺服機(jī)