RoboMaster競賽步兵機器人設計

 

 

 

目錄

第1章背景介紹

 

1.1“RoboMaster機甲大師賽”簡介

 

1.2步兵機器人發展史

 

1.3步兵機器人關鍵技術分析

 

第2章步兵機器人總體設計

 

2.1步兵機器人總體設計思路

 

2.1.1步兵機器人整體結構簡介

 

2.1.2比賽規則解析

 

2.1.3總體設計方案的思考

 

2.2重要參數選擇及確定方法

 

2.2.1外形尺寸確定方法

 

2.2.2雲台各軸運動範圍確定方法

 

2.2.3目標重心位置確定方法

 

2.3關鍵零部件選型

 

2.3.1關鍵電機選型方法

 

2.3.2加工材料選型

 

2.4人機交互方式設計

 

2.4.1機器人狀態顯示總體方案設計

 

2.4.2機器人參數修改總體方案設計

 

第3章機械結構設計

 

3.1地形結構元素分析

 

3.2底盤結構設計

 

3.2.1靈活移動之輪組部分設計

 

3.2.2防止顛簸之懸掛設計

 

3.2.3又輕又硬之底盤骨架設計

 

3.3供彈方式設計

 

3.3.1概述

 

3.3.2供彈方式的選擇

 

3.3.3封閉硬質供彈管路的設計

 

3.3.4硬質供彈鏈路中軸承的使用

 

3.4雲台

 

3.4.1雲台概述

 

3.4.2Pitch軸結構設計

 

3.4.3Yaw軸結構設計

 

3.4.4滑環Yaw軸設計方法

 

3.5發射機構

 

3.5.1發射機構概述

 

3.5.2槍管設計

 

3.5.3撥彈機構設計

 

3.5.4摩擦輪動力的設計

 

3.5.5預置機構的設計

 

3.5.6彈倉設計

 

3.6外觀保護設計

 

3.6.1外觀保護殼

 

3.6.2被救援機構

 

第4章控制系統設計

 

4.1控制系統需求分析

 

4.1.1最優控制目標分析

 

4.1.2硬件總體架構的確定

 

4.2接口設計

 

4.2.1主控板與控制板之間的接口設計

 

4.2.2主控板與上位機之間的接口設計

 

4.3電子元器件選擇與電路板設計

 

4.3.1主控芯片

 

4.3.2電源系統

 

4.3.3傳感系統

 

4.3.4接口電路

 

4.4功率模塊的設計

 

4.4.1電容的選擇

 

4.4.2控制方法

 

4.4.3結構框圖

 

4.4.4註意事項

 

4.5控制算法

 

4.5.1電機的PID控制算法

 

4.5.2慣性測量單元

 

4.5.3全方位底盤的運動解算方法

 

4.5.4底盤調試心得

 

第5章視覺識別系統設計

 

5.1視覺識別系統需求分析

 

5.1.1視覺元素分析

 

5.1.2接口通信方式分析

 

5.2視覺系統硬件選型

 

5.2.1計算平臺選擇

 

5.2.2相機選型

 

5.2.3鏡頭選擇

 

5.3濾波算法

 

5.3.1從波的角度分析圖像

 

5.3.2均值濾波器

 

5.3.3中值濾波器

 

5.3.4高斯濾波器

 

5.3.5雙邊濾波器

 

5.3.6Sobel算子

 

5.3.7拉普拉斯算子

 

5.3.8腐蝕

 

5.3.9膨脹

 

5.3.10開運算

 

5.3.11閉運算

 

5.3.12總結

 

5.4裝甲板識別

 

5.4.1Canny算子

 

5.4.2OTSU算法

 

5.4.3裝甲板識別思路

 

5.5數字識別

 

5.5.1機器學習

 

5.5.2深度學習

 

5.5.3深度學習應用概述

 

5.6位置、姿態解算相關算法

 

5.6.1基本模型

 

5.6.2標定

 

5.6.3PnP算法

 

5.6.4解算流程總結

 

5.6.5雙目測距

 

5.7預測及相關算法——卡爾曼濾波

 

 

5.7.1卡爾曼濾波引言

 

5.7.2卡爾曼濾波的幾個公式

 

5.7.3總體評價

 

5.7.4OpenCV中卡爾曼濾波源碼

 

5.8能量機關

 

5.8.1概述

 

5.8.2識別部分

 

5.8.3解算部分

 

5.8.4預測和開火判斷

 

第6章設計過程中的常見問題及解決辦法

 

6.1底盤

 

6.1.1重心

 

6.1.2防止固連

 

6.1.3防止側翻的程序

 

6.2發射機構

 

6.2.1防止灑彈的彈倉

 

6.2.2防瘋轉的程序

 

6.3機器人安全問題

 

第7章其他類型步兵機器人設計

 

7.1平衡步兵機器人

 

7.1.1平衡步兵機器人介紹

 

7.1.2倒立擺平衡機器人

 

7.1.3滑塊輔助式平衡步兵機器人

 

7.1.4輪腿式平衡機器人

 

7.2全向輪步兵機器人

 

7.2.1底盤框架

 

7.2.2輪系機械設計

 

7.3舵輪步兵機器人

 

7.3.1舵輪底盤運動分析

 

7.3.2舵輪輪組結構設計

 

7.3.3舵輪底盤控制設計

 

7.4步兵機器人未來展望

 

參考文獻

 

附錄A訓練SVM模型代碼例程

 

附錄BMNIST數據集的代碼實現

 

附錄COpenCV中卡爾曼濾波源碼

 

C.1cpp文件

 

C.2h文件