基于无刷电机和机器视觉的麦克纳姆轮全向移动平台

1、附件：华技大学大学生创新创业训练计划项目申报书项 目 名 称 ：基于无刷电机和机器视觉 的麦克纳姆轮全向移动平台所属一级学科：机械工程项目：卫治州院系：光学与电子信息学院专业：光电信息工程申请资助经费：10000.00 元实施起止时间：2014-03-31 至 2015-03-31填 表 时 间 ：2014-03-20华技大学教务处编制一、基本信息申请人或团队姓 名入学时间所在院系(专业)卫治州2012光学与电子信息学院(光电信息工程)/2012光学与电子信息学院(光电信息工程)/珩2012光学与电子信息学院(光电信息工程)/团队名称：无指导 教师姓 名工作光学与电子信息学院职务光电实验中心w

2、y研究方向光电技术，光通信器件，激光技术二、项目创新及特色本项目主要是做成一个有着高效高速移动能力及高精度定位能力的可负载多种上层结构、传感模块的全向底盘。采用 STM32 为主控，无刷电机和麦克纳姆轮为驱动系统，使用机器视觉定位，拥有灵活负载高效移动的能力。三、项目综述项目主要研究在于如何完成无刷电机和麦克纳姆轮两种技术的结合，并发挥其长处，避开不利条件，讲两种已有技术创新新的融合与一体，开发出更有效更完善的全向底盘方案，应对更新更高的要求。同时开发相应的机器视觉保证该 的定位移动能力。该项目 无刷电机和麦克纳姆轮都是较新并且较为完善的技术，但是要结合两种技术，并扬长避短，这点鲜有提出，故该

3、项目极具创新新，针对如何结合两种技术，开发出更优秀的全向底盘为 ，将进行机械部分设计，制作出适合无刷电机的全向底盘，以及极具扩展性的上层 ，保证各种上层机构的稳定工作环境。进行电路部分设计，保证 驱动稳定性和上层扩展性，各路传感器的综合布置和使用，更好的获取环境信息进行定位， 留出足够接口对上层机构进行支持。进行控制部分设计，对无刷电机进行驱动控制，发挥其高效性能，并实现各路传感的交互处理完成精确定位，以及各上层机构控制的相互独立和稳定控制。并对机械电路控制运用机电 设计思路，综合考虑，保证其足够的稳定性和良好的性能。并且，采用适应性极强的机器视觉技术，定位可行性高，有着良好的综合能力。另外由

4、于该项目的队员来自 CCTV 机器人团队，该团队有很强的项目经验积累，长期致力于机电系统设计，深入研究和扩展应用，队员有很强的责任心，并且有很强的学习能力，可以很好的完成项目任务！四、项目实施方案项目方案：控制程序设计：采用 系统构架，基于 UCOS3 的 试试系统任务控制实现模块化程序设计，多任务独立模式，加强程序稳定性和扩展性，利用 调节对无刷电机进行闭环控制，保证无刷电机的运行稳定性和高效性。利用全场定位及导航算法进行路径规划，完成底盘的高精度移动。采用源于 OPENCV 库的机器视觉算法进行定位及其路径运算，识别程度优秀。硬件电路设计：硬件部分 STM32-M4 主控板，各种传感器信息

5、 模块，电机驱动以手动控制模块，各传感器以及主控板之间通过 STM32 的 IO 口通信建立 ，提高信号传送的速度，综合处理能力，增加判断的准确性，同时也可以大大加强机器人的扩展性能。驱动/接口板上除了现有的模块，还预留了将近 64 个 IO 口，为其他模块的添加保留了空间，由于 stm32f407是较为强大的 ARM 处理器，处理器的速度可达 168MHz，其强大的处理速度甚至可以支持大部分一般像素的 头，为视觉定位提供很好的支持。机械结构设计：底盘以麦克 向轮为驱动方式可以实现平地上的高速移动，同时可以在不宽敞的区域灵活移动，方便转弯。使用中等规格的外转子无刷电机作为底盘的驱动电机，可以获

6、得很高的驱动效率，配合锂电池可最大化移动效率。使弹簧悬挂式减震机构，既能减小一部分的机械 ，又为光电编 提供稳定的运行环境。上层在底盘的上方是地盘的上层部分，作为全向地盘的主，此部分容纳了地盘最重要的：stm32 系统板与各模块的驱动/接口板，并且作为机械上的连接部分。实施步骤:构建 STM32 主控的系统以及程序基础框架；根据各传感器的手册进行电路设计；用 solidwords 三维制图，设计机器人的结构以及电机、的安装位置；编写主控程序控制电机的工作，机器视觉处理任务，同时处理各传感器反馈回来的信息进行处理融合，将处理后的信息及时反馈给电机控制部分达到精确路径移动及定位。五、项目预期成果机器视觉的定位算法实现全向地盘在平地上依靠机器视觉定位进行高速高效高精度定位及移动实现给定路径的自动移动及定位实现多功能的上层结构接口无刷电机控制系统的完整构建六、经费材料费：7000.00（含无刷电机【约 2000】，机械材料【约 2000】，头，电路元件，麦克纳姆轮【约 1000】等需要材料）测试及加工费：2400.00（含机械加工费【约 1800】，电路板印制费用等）其他业务费：600.00（含资料，其他费用）七、情况指导教师意见基于无刷电机和机器视觉的麦克纳姆轮机器人底盘，具有创新性和