毕业论文——智能环保卫士机器人白色垃圾拾取系统Word下载.docx
- 文档编号:12984437
- 上传时间:2022-10-01
- 格式:DOCX
- 页数:31
- 大小:488.71KB
毕业论文——智能环保卫士机器人白色垃圾拾取系统Word下载.docx
《毕业论文——智能环保卫士机器人白色垃圾拾取系统Word下载.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《毕业论文——智能环保卫士机器人白色垃圾拾取系统Word下载.docx(31页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
关键词:
以太网通信;
PID模糊算法;
图像采集;
环保机器人
Abstract
Thisarticleisdesignedbasedondigitalimageprocessing,intelligentrobotsinsteadofmanualcleaningofhumanwasteinpublicplacesofthewhitesystem.Identificationbasedondigitalcameratechnologytoidentifythewhitetrash,afteridentificationbyservocontroltopickupongarbageandrecyclingtargetsand,basedonthecharacteristicsofservicerobotsanddemand,notthroughtheoperationofthehardwaredesigntorealizeTheInternetconnectionandintelligentcontrol.Thesystemusesimagerecognitiontechnology,andspecialimagesofwhitetrashimagerecognitionalgorithm;
withEthernetnetworkingtechnologywiththeInternet,andwirelessintelligentrobotcontrol;
fuzzyPIDalgorithmdesignedoutprecision,stabilityoftheruddermachinecontrolsystem.Thetestanddataanalysis,theidentificationprocessofthewhitetrash,whitetrashontheidentificationofmoreaccuratetomeettheneedsofordinarypeople;
andintrials,intelligentrobotworkenvironmentfastresponse,youcanachievecleanandefficientenvironment.Basedonthedigitalcamerarecognitiontechnologytoidentifythewhitetrash,Ethernetcommunicationtechnologycontroltheenvironmentalrobotsystemisfeasible.
Keywords:
Ethernet;
PIDFuzzyalgorithm;
ImageAcquisitionEnvironmentalRobots
目录
第一章绪论
1.1本系统设计的意义
1.2环保机器人我国的发展前景
1.3国内外技术水平比较分析
1.4环保机器人在我国发展趋势
1.5论文结构
第二章环保机器人系统分析以及硬件设
2.1系统功能
2.2系统组成
2.3系统介绍
2.3.1主控器模块
2.3.2图像采集模块
2.3.3通信模块
2.3.4电机模块
2.3.5舵机模块
2.3.6电源模块
第三章系统软件设计
3.1系统软件工作流程
3.1.1HCS12X(图像采集及处理)工作流程
3.1.2XGATE(电机控制及以太网通信)工作流程
3.2系统软件实现及算法分析
3.2.1图像采集系统及数据处理
3.2.2提高系统的工作速率
第四章试验及数据分析
4.1模糊PID控制在电机中的试验
4.2以太网通信试验数据
4.2.1站点数目(N)对通信延迟的影响
4.2.2通信速率对通信延迟的影响
4.2.3改善以太网实时特性
4.3数据结果分析
结束语
参考文献
致谢
本系统设计出了一个能在特定场所,按高效的路径进行搜索,实现预定垃圾搜索识别,然后拾取目标垃圾的环保智能小车。
实现智能机器人代替手动人力来对街道、公园等大中小型平面场所的白色垃圾的清洁环保工作。
目前市场上销售的保洁机器人有北京利而浦电器有限责任公司的福玛特保洁机器人、浙江海星电子科技有限公司的HAC-2智能吸尘器、深圳银星智能电器有限公司的kv8家用清洁机器人、台湾公司的QQ-2保洁机器人、上海罗宝公司的罗宝智能吸尘器机器人等。
服务机器人在家庭中的应用是其发展的一个重要方向,势必涉及到智能传感器单元的应用、通信协议接口、无线通信网络等技术,这也是服务机器人技术在广义上的应用,并有可能带动服务机器人在家用领域的产业应用。
国内,以海尔和联想牵头成立的网络家电组织都推出了其实施应用的标准和规范,如海尔集团、清华同方、中国网通等发起组建了家庭网络标准产业联盟~e家佳(ITonHome),并由海尔集团推出了“卡萨帝”(Casarte)品牌的U—Home网络家电产品。
环保机器人是现今科技应用领域的朝阳产业,在未来的服务性机器人发展领域中前景广阔,有待进一步大力推广和实现。
根据WTEC评估结果,环保机器人室外导航、机器人体系结构(控制、机构和计算的集成)、以及部分服务和个人机器人领域,美国始终保持领先地位:
日本和韩国在机器人移动技术、人形机器人和部分服务和个人机器人(包括娱乐)领域处于领先位置。
欧洲在结构化环境的移动技术,包括城市交通领域保持领先。
欧洲还在助老和家庭服务机器人领域资助了重大计划。
澳大利亚在定位和导航的理论和应用方面具有优势。
我国学术界和企业界在863计划和国家自然科学基金等项目的支持下,先后针对上述技术进行攻关,并取得大量研究成果。
但值得指出的是,上述研究成果大都停留在理论研究层面,并没有将研究成果在产品技术上体现出来。
从成果应用上看,我国的服务机器人主要以吸尘器机器人和教育平台为主。
纵观国内外服务机器人的发展,可以发现服务机器人在我国具有广阔的市场空间。
首先是老龄化社会和残疾人服务对服务机器人的市场需求。
目前我国60岁以上人口已超过总人口的10%,预计到2015年国老年人口总数将达到2亿人,人口的老龄化问题将成为中国面临的前所未有的新挑战;
此外,我国残疾人占总人口比重位居全世界较高国家之列。
可以预计,在不远的将来,老年人和残疾人的护理将成为社会的一个重要负担需要一大批护理机器人提供诸如取物、喂饭、翻书等服务,帮助、照顾老年人和残疾人的日常生活,提高他们的生活质量,从而减少社会对护理人员的数量和要求。
其次当前,随着城市化的现象日益加剧,城市面积日益加大,相应的城市环卫工作量随城市的发展而日益增大。
在公共场所,特别是在公园里人流量较大,对清洁程度要求较高的场所,不仅需要定时清洁,而且要求随时巡逻,清洁少量白色垃圾。
本作品研发旨在设计一个能代替环卫工人完成公共场所的巡逻任务并清理垃圾的智能环保机器人,以保持巡逻场所随时保持一个清洁的环境,提高环境清洁效率,同时减少社会清洁员的数量和工作量,节省人力,从而提高现今人群生活的舒适度,以及同自然环境保持一个和谐的关系。
本文阐述以以太网为通信,基于数字摄像头识别的环保卫士机器人的系统设计。
系统采用图像识别技术以及特殊图像算法对白色垃圾图像识别,以太网通信技术同Internet联网,并对机器人进行无线智能控制。
采用模糊PID算法设计了搞精度,稳定性的舵机控制系统,系统地从理论分析到硬件设计,给出了相应具体的设计方案和模拟仿真。
本课题的目标是设计一个能实现在特定平面场所,按高效的搜索路径进行搜索,实现垃圾搜索识别,然后拾取目标的环保智能小车,研究内容大致包括以下三个方面:
(1)目标识别:
即垃圾的识别,需要在确定背景环境下识别满足要求的目标。
此为执行拾取回收的前提条件。
(2)目标拾取与回收:
在识别出目标之后,需要跟踪目标并拾取。
(3)定位与规划搜索路径:
对一定区域内的巡逻,需要定位小车的当
前位置,并决定如何高效的搜索完该区域。
本系统选用FREESCALE公司的16位双核微控制器MC9S12XEP100作为主控芯片,选用数字CMOS图像传感器OV6620获取环境信息。
微控制器内置两块处理器芯片,分别是S12X处理器和XGATE处理器。
S12X处理器负责完成采集摄图像,获取环境信息,根据白色垃圾特征,进行特征匹配等工作,以完成自动垃圾识别。
XGATE处理器完成车的移动控制、拾取垃圾机构控制以及通信任务,控制系统框图如图2-1所示。
垃圾拾取机构的设计基于模糊PID算法控制舵机驱动并完成垃圾回收,采用步进电机驱动小车移动,以方便定位,机构俯视简图如图2-2所示。
图2-1系统框图
图2-2环保卫士机器人的俯视图
本系统依次通过六个模块进行介绍,分别是主控器模块、图像采集模块、通信模块、电机驱动模块、舵机模块以及电源模块。
总体硬件电路图如图2-3所示。
图2-3系统总体硬件电路图
本系统以MC9S12XEP100为核心控制器的控制板原理图,从而协调控制各个模块之间的工作,如图2-4是主控芯片电路原理图。
图2-4主控器原理
2.3.2图像采集模块
本系统采用图像传感器对图像信号进行采集,其图像传感器的原理是利用光电器件的光电转换功能,将感光面上的光像转换为与光像成相应比例关系的“图像”电信号的一种功能器件。
图像传感器的两大主流是CMOS(ComplementaryMetalOxideSemiconductor金属氧化物半导体元件)和CCD(ChargedCoupledDevice电荷耦合元件)。
CMOS图像传感器的发展得益于CMOS集成电路工艺的成熟,相对于CCD图像传感器,它具有较低的电源功耗、较高的感光度以及更灵活的图像捕获能力等特点。
随着芯片制造技术和信号处理技术的发展,CMOS图像传感器日益受到重视,其应用领域也越来越广,已成为固体图像传感器的研发热点。
CMOS
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 毕业论文 智能 环保 卫士 机器人 白色垃圾 拾取 系统