DSP主控之兩輪機器人行動控制

以作者查詢圖書館館藏

、以作者查詢臺灣博碩士

、以作者查詢全國書目

、勘誤回報

、線上人數：46

、訪客IP：3.138.122.162

姓名

王培霖(Pei-Lin Wang) 查詢紙本館藏

畢業系所

電機工程學系

論文名稱

DSP主控之兩輪機器人行動控制
(DSP based motion control for two-wheel robot)

相關論文

★ 直接甲醇燃料電池混合供電系統之控制研究	★ 利用折射率檢測法在水耕植物之水質檢測研究
★ DSP主控之模型車自動導控系統	★ 旋轉式倒單擺動作控制之再設計
★ 高速公路上下匝道燈號之模糊控制決策	★ 模糊集合之模糊度探討
★ 雙質量彈簧連結系統運動控制性能之再改良	★ 桌上曲棍球之影像視覺系統
★ 桌上曲棍球之機器人攻防控制	★ 模型直昇機姿態控制
★ 模糊控制系統的穩定性分析及設計	★ 門禁監控即時辨識系統
★ 桌上曲棍球：人與機械手對打	★ 麻將牌辨識系統
★ 相關誤差神經網路之應用於輻射量測植被和土壤含水量	★ 三節式機器人之站立控制

檔案

[Endnote RIS 格式]

[Bibtex 格式]

[相關文章]

[文章引用]

[完整記錄]

[館藏目錄]

[檢視]

[下載]

本電子論文使用權限為同意立即開放。
已達開放權限電子全文僅授權使用者為學術研究之目的，進行個人非營利性質之檢索、閱讀、列印。
請遵守中華民國著作權法之相關規定，切勿任意重製、散佈、改作、轉貼、播送，以免觸法。

摘要(中)

兩輪機器人系統是一個兩輪自我平衡的機器車，可以以無線搖控方式，控制其前進、後退、轉彎與定位，此系統主要是以DSP F2812來做整個控制器的核心，包括：模糊控制演算法、馬達伺服控制、A/D Converter、類比濾波器、數位濾波器、無線數據機…等。系統中使用車身動態感測器（傾斜器、陀螺儀）量測車身傾斜角度及角速度，利用類比低通濾波器及數位濾波器進行訊號處理，以準確的計算車身與地面傾斜的角度及角速度等資訊，再使用編碼器量測車子馬達轉動的速度及角速度。接著以模糊控制演算法，利用重心之調整來維持兩輪機器人車身的平衡。最後再利用無線數據機，從電腦發出行動控制命令至兩輪機器人，使得兩輪機器人產生前進、後退、左右轉彎…等的控制功能。

摘要(英)

Two-wheel robot system is a self-balance two-wheel robot car, we can control it self-balance, going forward and backward, making a turn and fixed position. DSP F2812 is the control center of the two-wheel-robot system, which includes fuzzy control algorithm, motor servo control, A/D converter, analog filter, digital filter, and wireless modem etc. In the system, the sensors tilt and gyro are used to measure inclination angle and angle velocity of the robot. Analog low-pass filter and digital filter process the above two signals to be usable. We use encoder to measure velocity and angle velocity of the motors of robot. Then the robot’s motions self-balance, going forward and backward, and making a turn are controlled by the designed fuzzy control algorithm in DSP. All control signals are transmitted via wireless modem.

關鍵字(中)

★ 陀螺儀
★ 傾斜器
★ 模糊控制
★ 數位訊號處理器
★ 兩輪機器人

關鍵字(英)

★ inclinometer
★ gyro
★ DSP
★ fuzzy control
★ two-wheel robot

論文目次

摘要 I
圖目錄 V
表目錄 VIII
第一章緒論 1
　　1.1 研究動機與目的 1
　　1.2 論文目標 2
　　1.3 論文架構 2
第二章硬體架構 4
　　2.1 直流伺服馬達、編碼器與馬達驅動電路 5
　　　　2.1.1 伺服馬達（含減速機） 5
　　　　2.1.2 編碼器 6
　　　　2.1.3 馬達驅動電路 6
　　2.2 傾斜器、陀螺儀、濾波器電路 9
　　　　2.2.1 傾斜器 9
　　　　2.2.2 陀螺儀 9
　　　　2.2.3 濾波器電路 10
　　2.3 電池與電源轉換電路 11
　　　　2.3.1 電池 11
　　　　2.3.2 電源轉換電路 11
　　2.4　DSP Board 13
　　2.5　RS-232無線數據機與準系統 16
　　　　2.5.1　RS-232無線數據機 16
　　　　2.5.2 準系統 17
第三章行動控制策略 19
　　3.1 車身定位控制 19
　　　　3.1.1 控制器的輸入和輸出 20
　　　　3.1.2 歸屬函數 21
　　　　3.1.3 模糊規則表 22
　　　　3.1.4 模糊推論與解模糊化 23
　　3.2 前進後退控制 23
　　　　3.2.1 控制器的輸入和輸出 24
　　　　3.2.2 歸屬函數 24
　　　　3.2.3 模糊規則表 25
　　　　3.2.4 模糊推論與解模糊化 26
　　3.3 左右轉向控制 26
　　　　3.3.1 控制器的輸入和輸出 27
　　　　3.3.2 歸屬函數 27
　　　　3.3.3 模糊規則表 28
　　　　3.3.4 模糊推論與解模糊化 29
　　3.4程式控制流程 30
第四章實驗結果分析與討論 32
　　4.1 實驗一：車身定位控制 32
　　4.2 實驗二：前進後退控制 35
　　4.3 實驗三：左右轉向控制 38
第五章結論 41
　　5.1 結論 41
　　5.2 困難之處與解決方法 41
　　5.3 未來展望 42
參考文獻 44
附錄人機介面 47
作者個人簡歷 48

參考文獻

[1]F. Grasser, A. D'Arrigo, S. Colombi and A.C. Rufer, “JOE：a mobile, inverted pendulum,” IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol.39, No. 1, pp. 107-114, February 2002.
[2]Y. Ha and S. Yuta,“Trajectory tracking control for navigation of self-contained mobile inverse pendulum,” IEEE/RSJ/GI Int. Conf. On Advanced Robotic Systems and the Real World, vol. 3, pp. 12-16, September 1994.
[3]Y. Takahashi, S. Ogawa and S. Machida,“Step climbing using power assist wheel chair robot with inverse pendulum control,” IEEE Int. Conf. on Robot. Automat., vol. 2, pp. 1360-1365, April 2000.
[4]O. Matsumoto, S. Kajita and K. Tani, “Estimation and control of the attitude of a dynamic mobile robot using internal sensors,” Advanced Robotics, Vol. 7, No. 2, pp. 159-178, 1993.
[5]O. Matsumoto, S. Kajita and K. Komoriya, “Flexible locomotion control of a self-contained biped leg-wheeled system,” IEEE Int. Conf. on Intelligent Robots and System, October 2002.
[6]Y. Takahashi, T. Takagaki, J. Kishi and Y. Ishii, “Back and forward moving scheme of front wheel raising for inverse pendulum control wheel chair robot,” IEEE Int. Conf. on Robotics and Automation, May 2001.
[7]Y. Ota, K. Yoneda, T. Tamaki and S. Hirose, “A walking and wheeled hybrid locomotion with twin-frame structure robot,” IEEE Int. Conf. on Intelligent Robots and System, October 2002.
[8]M.J. Er, B.H. Kee and C.C. Tan, “Design and development of an intelligent controller for a pole-balancing robot,”Elsevier Science on Microprocessors and Microsystems, Vol. 26, PP. 433-448, December 2002.
[9]A. Alessandri, G. Bartolini, P. Pavanati, E. Punta and A. Vina, “An Application of The Extented Kalman Filter for Integrated Navigation in Mobile Robotics,” Proceeding of the American Control Conference. Albuquerque New Mexico. June 1997.
[10]G. Welch and G. Bishop, “An Introduction to the Kalman Filter,” University of North Carolina at Chapel Hill Department of Computer Science Chapel Hill, NC 27599-3175. http://www.cs.unc.edu/~{welch, gb}
[11]“SST-2450 Wireless Modem User's Manual,” ICP DAS, February 2003.
[12]“TMS320C28x DSP CPU and Instruction Set Reference Guide,” Texas Instruments, 2002.
[13]“TMS320C28x Optimizing C & C++ Compiler User's Guide,” Texas Instruments, 2001.
[14]“TMS320F28x Analog to Digital Converter (ADC) Reference Guide,” Texas Instruments, 2003.
[15]“TMS320F28x Boot ROM Reference Guide,” Texas Instruments, 2003.
[16]“TMS320F28x Control and Interrupts Reference Guide,” Texas Instruments, 2003.
[17]“TMS320F28x Event Manager (EV) Reference Guide,” Texas Instruments, 2003.
[18]“TMS320F28x External Interface (XINTF) Reference Guide,” Texas Instruments, 2003.
[19]“TMS320F28x Peripherals Reference Guide,” Texas Instruments, 2003.
[20]“TMS320F28x Serial Communications Interface (SCI) Reference Guide,” Texas Instruments, 2003.
[21]“TMS320F28x Serial Peripheral Interface (SPI) Reference Guide,” Texas Instruments, 2003.
[22]Segway之網站http://www.segway.com/
[23]Nbot之網站http://geology.heroy.smu.edu/~dpa-www/robo/nbot/
[24]Gyrobot之網站http://www.barello.net/Robots/Gyrobot/
[25]王文俊, “認識Fuzzy,” 全華科技圖書股份有限公司, 2001年.
[26]邱智煇, 王培霖, “直線型倒單擺之模糊控制,” Journal of Ching-Yun University of Technology, Vol. 22, No. 1, pp. 5-11, June 2002.
[27]陳重誠（王文俊教授指導）,“旋轉式倒單擺動作控制之再設計,” 國立中央大學電機工程研究所碩士論文, 2000年六月.
[28]鄭鈞元（王文俊教授指導）,“兩輪自我平衡機器人之平衡控制,” 國立中央大學電機工程研究所碩士論文, 2003年六月.
[29]王禎祥（王文俊教授指導）,“兩輪自我平衡機器人之前後行走控制,” 國立中央大學電機工程研究所碩士論文, 2003年六月.
[30]蔡僑倫（王文俊教授指導）,“DSP主控之兩輪機器人平衡與兩輪同步控制,” 國立中央大學電機工程研究所碩士論文, 2004年六月.

指導教授

王文俊(Wen-June Wang)

審核日期

2004-7-11

推文