基于CPLD的彩色視覺移動機(jī)器人路徑跟蹤控制器的研究.pdf

1、路徑跟蹤是移動機(jī)器人視覺導(dǎo)航控制基本技術(shù)之一，而控制器則是實現(xiàn)其功能的關(guān)鍵所在。目前，大多數(shù)控制器都是通過軟件編程，按照軟件指令逐條執(zhí)行的，不可避免的存在穩(wěn)定性、實時性和可靠性較差的缺點，因此移動機(jī)器人控制器的開發(fā)面臨新的挑戰(zhàn)。CPLD的出現(xiàn)為機(jī)器人控制器的發(fā)展開辟了新的途徑。本課題利用CPLD做載體，借助Quartus Ⅱ軟件平臺，設(shè)計了一個由純硬件電路構(gòu)成的專用路徑跟蹤控制器。該控制器配以簡單的外圍電路，就可以用于機(jī)器人的路徑跟蹤控

2、制，它的運行不依賴軟件指令的逐條執(zhí)行，因此不存在傳統(tǒng)控制器運行軟件過程中許多固有的缺陷。 本課題研究的移動機(jī)器人路徑跟蹤系統(tǒng)主要由視覺系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)三部分構(gòu)成，主要是利用圖像識別鋪設(shè)在地面上的彩色路徑的方法，通過視覺系統(tǒng)獲取識別路徑的顏色與位置特征，計算出機(jī)器人離跟蹤路徑的相對偏差，通過此偏差信號，控制系統(tǒng)來控制驅(qū)動系統(tǒng)運動進(jìn)行實時跟蹤?？刂破魇锹窂礁櫹到y(tǒng)的核心，針對跟蹤控制問題，進(jìn)行了深入的研究。本課題利用基于圖像

3、的視覺伺服控制系統(tǒng)直接用圖像特征控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)運動這一特點，構(gòu)成了一種基于圖像特征差的視覺伺服控制算法，應(yīng)用于路徑跟蹤控制系統(tǒng)中。 本課題利用VHDL硬件描述語言，采用一種軟件硬化的設(shè)計思路設(shè)計了控制器。根據(jù)設(shè)計流程，結(jié)合控制器要實現(xiàn)的功能，將控制器劃分成八個模塊，對每個模塊進(jìn)行VHDL代碼描述，再應(yīng)用開發(fā)系統(tǒng)中的各種工具進(jìn)行編譯仿真測試。系統(tǒng)采用了模塊化的設(shè)計思路，為系統(tǒng)的設(shè)計和維護(hù)提供了方便，同時也提高了系統(tǒng)性能的可擴(kuò)展性。