換流閥大廳壁面的有效清潔對變電站的正常運行具有重要的意義和工程應(yīng)用價值,本論文研究的機器人主要實現(xiàn)對在換流閥大廳內(nèi)壁的長期有效清潔,而作為爬壁機器人的核心,控制系統(tǒng)的優(yōu)良對整個機器人的性能方面起到非常重要的作用。論文以差速履帶式爬壁機器人為研究對象,設(shè)計了基于ARM的控制系統(tǒng),并對爬壁機器人的算法進行研究,具體研究內(nèi)容及成果如下:(1)在爬壁清潔機器人本體機構(gòu)的基礎(chǔ)上,設(shè)計爬壁機器人控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計,主要是以STM32微控制器為核心的各個模塊的電路設(shè)計,包括電機驅(qū)動電路、信號采集電路、通信電路、圖像處理模塊硬件設(shè)計,以及控制電路板設(shè)計和控制電路板抗干擾特性研究。(2)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計方面,針對機器人的運動特點,通過基礎(chǔ)軟件設(shè)計,包括上位機和下位機軟件設(shè)計,控制系統(tǒng)實現(xiàn)了對機器人的基本控制功能,為了用戶能更好的操控爬壁清潔機器人,開發(fā)了相應(yīng)的安卓應(yīng)用程序;通過圖像處理算法設(shè)計,設(shè)計壁面清潔度判別方法,更好的完成機器人清潔壁面的任務(wù)。(3)將控制系統(tǒng)集成到爬壁機器人本體上,搭建了完整的試驗平臺并進行直道行駛、導(dǎo)向測試等試驗,驗證了機器人控制系統(tǒng)硬件設(shè)計和軟件設(shè)計的正確性、有效性和可靠性...

【文章頁數(shù)】：89 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
符號說明
第1章 緒論
    1.1 論文研究背景及研究意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與分析
        1.2.1 輪式爬壁清潔機器人及控制系統(tǒng)研究現(xiàn)狀
        1.2.2 多足式爬壁清潔機器人及控制系統(tǒng)研究現(xiàn)狀
        1.2.3 履帶式爬壁清潔機器人及控制系統(tǒng)研究現(xiàn)狀
    1.3 爬壁機器人性能分析
    1.4 論文主要研究內(nèi)容
    1.5 本章小結(jié)
第2章 爬壁清潔機器人控制系統(tǒng)硬件設(shè)計
    2.1 引言
    2.2 爬壁清潔機器人總體結(jié)構(gòu)概況
    2.3 硬件電路總體框架設(shè)計
        2.3.1 硬件電路總體結(jié)構(gòu)
        2.3.2 芯片的選擇
        2.3.3 引腳配置說明及分配
        2.3.4 電頻轉(zhuǎn)換電路
    2.4 電機驅(qū)動電路
        2.4.1 移動和升降機構(gòu)電機驅(qū)動
        2.4.2 清掃機構(gòu)電機驅(qū)動
        2.4.3 吸塵機構(gòu)電機驅(qū)動
    2.5 信號采集電路
        2.5.1 測距傳感器采集信號
        2.5.2 角度傳感器采集信號
    2.6 通信電路設(shè)計
    2.7 圖像處理模塊硬件設(shè)計
        2.7.1 DSP嵌入式圖像處理平臺總體設(shè)計
        2.7.2 圖像采集模塊
        2.7.3 DSP圖像處理模塊
        2.7.4 圖像顯示模塊
    2.8 PCB板硬件電路設(shè)計制作
        2.8.1 PCB電路板設(shè)計
        2.8.2 PCB實物圖
    2.9 控制電路板抗干擾特性研究
        2.9.1 干擾信號的來源
        2.9.2 干擾源對控制電路板的耦合方式
        2.9.3 抗干擾的基本措施
    2.10 本章小結(jié)
第3章 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計
    3.1 引言
    3.2 上位機軟件控制方法設(shè)計
        3.2.1 上位機軟件應(yīng)用
        3.2.2 人機交互界面的設(shè)計
    3.3 下位機軟件控制方法設(shè)計
        3.3.1 步進電機PWM脈沖發(fā)生控制方法設(shè)計
        3.3.2 紅外傳感器A/D采樣濾波算法
        3.3.3 吸塵任務(wù)軟件控制方法設(shè)計
        3.3.4 清潔任務(wù)軟件控制方法設(shè)計
    3.4 上位機與下位機之間的通信設(shè)計
    3.5 爬壁清潔機器人運動控制算法
        3.5.1 差速運動機器人的運動學(xué)模型
        3.5.2 直線行走控制
    3.6 本章小結(jié)
第4章 數(shù)字圖像處理的分析與研究
    4.1 引言
    4.2 原始圖像的采集
    4.3 圖像預(yù)處理
        4.3.1 圖像灰度化
        4.3.2 圖像噪聲的產(chǎn)生和分類
        4.3.3 圖像去噪
        4.3.4 圖像銳化
        4.3.5 預(yù)處理效果分析
    4.4 圖像閾值二值化處理
        4.4.1 雙峰法
        4.4.2 迭代法
        4.4.3 大律法
    4.5 圖像識別
        4.5.1 特征提取
        4.5.2 圖像識別和清潔度判定方法
    4.6 本章小結(jié)
第5章 樣機制作與試驗
    5.1 引言
    5.2 樣機制作
    5.3 直道行駛試驗
    5.4 導(dǎo)向測試試驗
    5.5 圖像處理試驗分析結(jié)果
    5.6 本章小結(jié)
第6章 總結(jié)和展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 創(chuàng)新點
    6.3 展望
參考文獻
致謝
攻讀學(xué)位期間參加的科研項目和成果



本文編號：3870702