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智能升降式爬楼梯机器人的FPGA技术应用

时间:2023-06-20 理论教育 版权反馈
【摘要】:本项目的目标是针对现有爬楼梯机器人在原理设计上的不足,采用分层爬楼的机构设计技术,设计一种基于FPGA的智能降式爬楼梯机器人(图37)。该爬楼梯机器人有机械系统和控制系统两个部分。机器人的底座有四个轮组,利用电机与齿轮把轮组分批次抬升至高一级楼梯。经团队合作成功设计了智能升降式爬楼梯机器人。

智能升降式爬楼梯机器人的FPGA技术应用

获奖等级:三等奖

设计者:戴荣时,周辰辉,张陈睿

指导教师:赵宁

东南大学电子科学与工程学院,南京,211189

设计者充分调研了爬楼梯机器人的研究现状,在此基础上分析了现有爬楼梯机器人的功能组成,同时学习了FPGA(Field-Programmable Gate Array,现场可编程门阵列)的开发流程和方法。本项目的目标是针对现有爬楼梯机器人在原理设计上的不足,采用分层爬楼的机构设计技术,设计一种基于FPGA的智能降式爬楼梯机器人(图37)。

该爬楼梯机器人有机械系统和控制系统两个部分。

本项目设计的爬楼梯机器人的机械结构采用分级爬楼的方式,使小车逐级向上攀爬。机器人的底座有四个轮组,利用电机齿轮把轮组分批次抬升至高一级楼梯。其中第一组轮子和第四组轮子都是带电机的主动轮,其他都是从动轮,而且升降装置装在第二组轮子和第四组轮子上,结构巧妙,逐次攀爬,从而实现升降式爬楼的目的。(www.xing528.com)

爬楼机器人的控制系统部分采用多种传感器以提高爬楼机器人的智能化程度。

无线遥控模块:利用蓝牙模块和语音识别模块发出的信号控制小车的运动状态。

红外模块:能够为下楼各步状态转换提供触发信号,从而成功完成下楼动作。

超声波模块:能够自动检测楼梯高度,较为智能化。

经团队合作成功设计了智能升降式爬楼梯机器人。团队经过三个月的设计制造,手工制作了第一台物理样机,并对其进行了试验,能够较好地实现爬楼以及下楼功能且运动方式较为智能,同时在平地模式时能够很好地控制前进、后退以及方向变化,从而验证了系统的可靠性和实用性。

图37 基于FPGA的智能升降式爬楼梯机器人

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