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基于ARM的水面机器人控制系统研究

【摘要】:近年来,我国水域污染问题日益严重,江河、湖泊、水库等水域漂浮垃圾随处可见。漂浮垃圾成为水体污染的重要来源,这不仅严重影响了人们的生活健康与环境的美观,甚至对航道,大坝水库造成严重的威胁。目前,水域垃圾的清理方式大多采用水面人工打捞与机械清理为主。针对这些问题,本文设计了一种基于ARM的水面机器人控制系统。本论文结合研究背景,仔细研究国内外研究发展现状,提出了系统的整体方案,并确定了以三星公司高性能嵌入式Exynos 4412微处理器为核心的i Top4412核心板为硬件开发平台,以嵌入式Linux操作系统建立软件开发平台。本论文完成的主要工作有:水面机器人控制系统主要完成了系统的硬件与软件设计。首先对系统总体方案进行分析,接着完成了系统中关键模块选型,包括移动电源、GPS模块、摄像头、推进器、舵机等,并介绍了系统设计应用到的相关技术。然后对系统中的具体硬件电路设计进行介绍,包括i Top4412核心板、系统电源电路、以太网电路、串口通信电路、USB接口电路、信号采集电路等;系统软件设计主要包括平台搭建、驱动程序设计、数据采集、网络传输以及电机控制等组成。系统首先对软件的交叉编译环境进行搭建并进行系统移植,接着对系统中的ADC、PWM设备驱动程序进行了设计,然后实现了控制系统的数据采集程序设计,包括对GPS信号采集,电池电量AD信号采集、视频图像采集、电子罗盘信号采集,同时完成了视频与数据的网络传输程序设计。最后对电机控制程序设计以及客户端软件设计进行了概述。完成水面机器人控制系统研究开发后对系统进行实验调试,对GPS模块、电子罗盘模块、USB摄像头网络传输、电量采集以及对系统中的PWM设备驱动程序进行了调试。最后对系统整体进行安装,选择在水池进行实验调试。实验结果表明系统中各个模块能够正常工作,整个系统能够进行远程遥控终端控制与视频、数据的传输,达到了预期的要求。

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