基于ARM的水面机器人控制系统研究课件.ppt
,基于ARM的水面机器人控制系统研究,基于ARM的水面机器人控制系统研究,毕业论文答辩,基于ARM的水面机器人控制系统研究基于ARM的水面机器人,基于ARM的水面机器人控制系统研究,2,目录,研究背景与现状,系统调试,总结与展望,系统总体设计,系统硬件设计,系统软件设计,基于ARM的水面机器人控制系统研究2目录研究背景与现状系统调,基于ARM的水面机器人控制系统研究,3,研究背景,研究背景,近年来，我国水域垃圾污染问题日益严重。河道、近海、湖泊、水库等水域漂浮垃圾随处可见,人工清理：人力、物力以及安全上存在隐患,垃圾清理船清理：不易清理分散的漂浮物、成本高,课题来源于浙江省公益技术研究资助项目“可返航充电的水面漂浮垃圾自动清理机器人研制”,基于ARM的水面机器人控制系统研究3 近年来，我国水域垃圾污,基于ARM的水面机器人控制系统研究,4,国外现状,主要以美国为首的西方国家，具有起步早，技术成熟，功能齐全，自动化程度也高。,美国联合国际船舶trashCat清理船,西班牙Beach-Trollers公司研发的solid清理船,意大利的GLOBECO公司研发的Dolphin生态清理船,基于ARM的水面机器人控制系统研究4主要以美国为首的西方国家,5,国内现状,基于ARM的水面机器人控制系统研究,“清漂1号”,“世纪之光”清理船,相比国外，国内起步较晚，但是起步高，运用到了比较前沿的技术，比较有名的有704研究所研发的清漂一号，和世纪之光号。但大多是应用于比较大面积的河流，湖泊，对于狭隘的河流，湖泊等就不能很好操作，而且产品功能比较单一等特点,5基于ARM的水面机器人控制系统研究“清漂1号”“世纪之光”,基于ARM的水面机器人控制系统研究,6,系统总体方案设计,核心板采用迅为iTop4412核心板，处理器采用三星的Exynos 4412处理器。,系统主要由信号采集，输出控制，无线通信以及核心控制电路组成,基于ARM的水面机器人控制系统研究6核心板采用迅为iTop4,基于ARM的水面机器人控制系统研究,7,系统硬件电路设计,系统总体框图,基于ARM的水面机器人控制系统研究7系统总体框图,基于ARM的水面机器人控制系统研究,8,系统硬件电路设计-电源电路,4V，电源管理芯片S5M8767供电,基于ARM的水面机器人控制系统研究84V，电源管理芯片S5M,基于ARM的水面机器人控制系统研究,9,系统硬件电路设计-串口通信电路,电平转换,GPS接口,电子罗盘接口,基于ARM的水面机器人控制系统研究9电平转换GPS接口电子罗,基于ARM的水面机器人控制系统研究,10,系统硬件电路设计-电压采集与USB、网络接口设计,电压采集,USB接口电路,网络接口电路,基于ARM的水面机器人控制系统研究10电压采集USB接口电路,基于ARM的水面机器人控制系统研究,11,系统软件设计,基于ARM的水面机器人控制系统研究11,基于ARM的水面机器人控制系统研究,12,系统软件设计,TCP服务器进程,TCP服务器进程负责上传采集到的数据以及遥控终端的控制命令，TCP服务器进程与信号采集和电机控制进程通过进程间通信数据交换,基于ARM的水面机器人控制系统研究12TCP服务器进程TCP,基于ARM的水面机器人控制系统研究,13,系统软件设计驱动,static struct file_operations adc_dirver .open = adc_open, .read = adc_read, .release = adc_ioctl .owner = THIS_MODULE,;,A/D采集的驱动程序接口,static struct file_operations PWM_devfops = .open = Exynos4412_pwm_open, .release = Exynos4412_pwm_close, .unlocked_ioctl = Exynos4412_pwm_ioctl, .owner = THIS_MODULE, ;,PWM驱动接口,基于ARM的水面机器人控制系统研究13static stru,基于ARM的水面机器人控制系统研究,14,系统软件设计数据采集,GPS信号采集,AD电量采集,基于ARM的水面机器人控制系统研究14GPS信号采集AD电量,基于ARM的水面机器人控制系统研究,15,系统软件设计视频采集,USB视频图像采集采用V4L2编程接口实现,v4l2是内核提供给应用程序的音、视频驱动接口,基于ARM的水面机器人控制系统研究15USB视频图像采集采用,基于ARM的水面机器人控制系统研究,16,系统软件设计视频传输,使用TCP建立连接，建立连接后，视频传输采用RTP协议，,采用三个线程，视频采集线程，视频流传输线程，以及一个主线程用于TCP通信建立连接,视频传输采用移植开源的JRTPLIB库,基于ARM的水面机器人控制系统研究16使用TCP建立连接，建,基于ARM的水面机器人控制系统研究,17,系统软件设计视频传输,使用TCP建立连接，建立连接后，视频传输采用RTP协议，,采用三个线程，视频采集线程，视频流传输线程，以及一个主线程用于TCP通信建立连接,视频传输采用移植开源的JRTPLIB库,基于ARM的水面机器人控制系统研究17使用TCP建立连接，建,基于ARM的水面机器人控制系统研究,18,系统软件设计电机控制,推进器控制,推进器通过电调来驱动，调速是通过改变PWM波的占空比来控制电调实现,电调工作原理：产生一个50Hz的PWM波，高电平在12ms之间才能调速，在1.5ms电平处于0状态，1ms是反方油门最大，2ms在正向最大油门,电调使用前都需要发送一个1.5ms高电平脉冲初始化,基于ARM的水面机器人控制系统研究18推进器控制推进器通过电,基于ARM的水面机器人控制系统研究,19,系统软件设计电机控制,推进器直行闭环控制,推进器通过电调来驱动，调速是通过改变PWM波的占空比来控制电调实现,电调工作原理：产生一个50Hz的PWM波，高电平在12ms之间才能调速，在1.5ms电平处于0状态，1ms是反方油门最大，2ms在正向最大油门,电调使用前都需要发送一个1.5ms高电平脉冲初始化,基于ARM的水面机器人控制系统研究19推进器直行闭环控制推进,基于ARM的水面机器人控制系统研究,20,系统软件设计电机控制,舵机控制,舵机脉宽与转动角度关系,基于ARM的水面机器人控制系统研究20舵机控制舵机脉宽与转动,基于ARM的水面机器人控制系统研究,21,系统调试- GPS模块,选择在空旷室外,将GPS模块连接到系统板子对应串口上，网口连接网线与连接无线路由相连,下载编译好的测试程序到控制板，笔记本连接到无线路由，并使用网络调试助手调试,基于ARM的水面机器人控制系统研究21选择在空旷室外将GPS,基于ARM的水面机器人控制系统研究,22,系统调试- 电子罗盘模块,实验室环境,将电子罗盘连接到系统板子对应串口上,下载编译好的测试程序到控制板，连接好调试串口，运行程序,基于ARM的水面机器人控制系统研究22实验室环境将电子罗盘连,基于ARM的水面机器人控制系统研究,23,系统调试- 视频传输,空旷室内场地,将USB摄像头连接到系统板子USB口上，同时网口与无线路由通过网线相连好,下载编译好的测试程序到控制板，运行程序，在安装好的手机客户端连接到控制板的IP，可以观察到视频图像，,同时移动手机，测量传输距离，发现在60m左右下手机能够收看到视频,基于ARM的水面机器人控制系统研究23空旷室内场地将USB摄,基于ARM的水面机器人控制系统研究,24,系统调试-电量监测,实验室环境,将12V的锂电池接入到AD采集接口，网线一端接到板子以太网网口上，一端接到无线路由器上,下载编译好的测试程序到控制板，运行程序，将AD采集到的电池电压通过网络发送到笔记本，通过网络调试助手连接网络调试,基于ARM的水面机器人控制系统研究24实验室环境将12V的锂,基于ARM的水面机器人控制系统研究,25,系统调试-PWM调试,实验室环境,将示波器连接到控制板上的引出来为推进器实验的PWM引脚上,下载编译好的测试程序到控制板，动态加载驱动，运行测试程序，通过示波器观察PWM波形,占空比：10 %频率：50Hz,基于ARM的水面机器人控制系统研究25实验室环境将示波器连接,基于ARM的水面机器人控制系统研究,26,系统调试-综合调试,学校某水池环境进行实验,控制仓连接盖密封处理,控制系统水池实验,基于ARM的水面机器人控制系统研究26学校某水池环境进行实验,基于ARM的水面机器人控制系统研究,27,总结与展望,总结：,1.根据需求，实现了对系统方案设计2.实现了对系统的硬件和软件进行设计3.完成了系统的模块调试和整体的实验调试工作4.实现了多路信号的采集与传输，5.实现了视频的采集与网络传输，通过手机客户端可 以看到摄像头采集的画面，传输距离60m6.实现了手机客户端对水面机器人的遥控,展望： 1.现阶段实现了视频的传输，距离不够远，需改进，同时 需增加图像识别系统，实现图像的自主识别 2.系统暂未确定垃圾捕获机械装置，后续需进一步改进,基于ARM的水面机器人控制系统研究27总结：1.根据需求，实,
