舞蹈机器人智能控制系统的设计与研究
发布时间：2021-10-09 12:38
随着科技技术的不断发展,娱乐机器人也获得了充分的发展,目前已经成为一个独立的产业。舞蹈机器人属于娱乐机器人的范畴,需要硬件和软件的支持,控制系统是整个机器人的核心部分,其重要性不言而喻。本文对舞蹈机器人控制系统的设计过程进行了说明,笔者主要对控制系统的硬件电路设计、软件程序设计和关键算法三方面进行了研究。在硬件设计过程中,根据功能将电路进行了划分,提高了硬件集成度和性价比。利用无线通讯模块实现上下机位之间的通讯,通过端口扩展增加资源利用率。设计过程中利用CPLD实现了对舞蹈机器人的驱动轮脉冲信号的反馈检测,结合四倍频控制方法,在很大程度上提高了检测准确度。利用总线扩展存储器,满足了机器人的存储需求。舞蹈机器人的软件系统在设计时采用了模块化的设计思路。开发的上位机的人机交互界面可以满足用户控制舞蹈机器人以及进行可视化舞蹈动作编程的需求。利用PID闭环反馈控制算法以及同步补偿算法,对机器人的行走路线进行定位,并确保机器人进行直线行走。为了让机器人的动作更好的契合音乐节拍,笔者提出了一种基于音乐特征识别的策略,另外还增加了专家系统、模糊控制等多种智能处理手段,最终实现了动作和音乐的协调一致。
【文章来源】：南昌大学江西省 211工程院校
【文章页数】：56 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 本文研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.3 智能控制的发展和在机器人上的应用
1.4 论文主要研究内容
第二章 机器人的坐标表示与坐标变换
2.1 位置与姿态的描述
2.1.1 位置描述
2.1.2 姿态描述
2.2 坐标变换
2.2.1 平移坐标变换
2.2.2 旋转坐标的变换
2.2.3 复合坐标变换
2.2.4 齐次坐标变换
2.3 舞蹈机器人数学模型
2.3.1 自由度、关节与连杆的介绍
2.3.2 机器人坐标系的几何建模
2.4 舞蹈机器人的笛卡尔空间位置控制
2.5 小结
第三章 舞蹈机器人控制系统设计
3.1 舞蹈机器人控制系统总体设计
3.2 舞蹈机器人的结构介绍
(1) 电机
(2) 舞蹈机器人的结构介绍
3.3 舞蹈机器人的硬件设计
3.3.1 CPU及其外围电路
3.3.2 电源模块
3.3.3 电机驱动模块
3.3.4 速度检测模块
3.3.5 无线通信模块
3.3.6 数据存储模块
3.3.7 避障模块
3.4 舞蹈机器人控制系统的软件设计
3.4.1 单片机端软件设计
3.4.2 CPLD端软件设计
3.4.3 上位机端软件设计
3.4.4 控制系统抗干扰措施
(一) 硬件抗干扰
(二) 软件抗干扰
第四章 舞蹈机器人与音乐的同步性研究
4.1 主要设计理念
4.2 音乐特征识别
4.2.1 基本音乐特征的识别
4.2.2 复杂音乐特征的识别
(1) 节奏
(2) 旋律
(3) 和声
4.2.3 整体音乐特征的识别
(1) 曲式结构
(2) 情感内涵
(3) 音乐风格
4.3 舞蹈动作与音乐特征的匹配
4.3.1 乐段匹配
4.3.2 音符匹配
4.4 同步演示
4.5 本章小结
第五章 结束语
5.1 论文工作总结
5.2 展望
致谢
参考文献
【参考文献】：
期刊论文
[1]智能控制在机器人领域中的应用[J]. 刘丰年. 信息与电脑(理论版). 2018(10)
[2]基于Arduino单片机的舞蹈机器人系统的设计与实现[J]. 王泽红,彭熙,刘思源,康程华,张桓瑜,卢书宇. 电子世界. 2018(06)
[3]一种基于单片机的舞蹈机器人的开发和设计[J]. 董丽. 西部皮革. 2017(08)
[4]智能双足机器人舞蹈动作控制及稳定性研究[J]. 杨窈,李霁,叶建南,章平,强俊. 电脑知识与技术. 2016(28)
[5]智能控制在机器人领域中的应用[J]. 王敏. 电子技术与软件工程. 2016(20)
[6]机器人智能控制策略研究[J]. 杨立波,徐志强. 信息记录材料. 2016(05)
[7]机器人PID控制算法研究与实现[J]. 王志勃,毕艳茹. 计算机技术与发展. 2014(10)
[8]基于ARM9的智能机器人控制系统的设计[J]. 曹大卫,王仁波. 电子质量. 2013(06)
[9]舞蹈机器人中音乐节拍的识别[J]. 何晓亮. 电子设计工程. 2013(04)
[10]舞蹈机器人控制系统设计[J]. 陈宗君. 科学之友. 2013(01)
硕士论文
[1]基于嵌入式技术的移动机器人智能控制系统设计与实现[D]. 张臣.沈阳理工大学 2015
[2]智能移动机器人控制系统设计与实现[D]. 王良军.哈尔滨工程大学 2010
[3]机器人PID控制技术的研究[D]. 王国安.东北大学 2008
[4]多功能智能移动机器人控制系统设计与分析[D]. 阮见.南京理工大学 2008
[5]智能移动机器人嵌入式控制系统开发与设计[D]. 陈志灵.西安理工大学 2008
[6]舞蹈机器人控制系统研究与设计[D]. 肖慧杰.东北大学 2006
[7]基于ATmega8515L的舞蹈机器人控制系统设计与研究[D]. 林海华.西北工业大学 2005
[8]基于80C196KC单片机的舞蹈机器人控制系统[D]. 代庚辛.西北工业大学 2004
本文编号：3426396
【文章来源】：南昌大学江西省 211工程院校
【文章页数】：56 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 本文研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.3 智能控制的发展和在机器人上的应用
1.4 论文主要研究内容
第二章 机器人的坐标表示与坐标变换
2.1 位置与姿态的描述
2.1.1 位置描述
2.1.2 姿态描述
2.2 坐标变换
2.2.1 平移坐标变换
2.2.2 旋转坐标的变换
2.2.3 复合坐标变换
2.2.4 齐次坐标变换
2.3 舞蹈机器人数学模型
2.3.1 自由度、关节与连杆的介绍
2.3.2 机器人坐标系的几何建模
2.4 舞蹈机器人的笛卡尔空间位置控制
2.5 小结
第三章 舞蹈机器人控制系统设计
3.1 舞蹈机器人控制系统总体设计
3.2 舞蹈机器人的结构介绍
(1) 电机
(2) 舞蹈机器人的结构介绍
3.3 舞蹈机器人的硬件设计
3.3.1 CPU及其外围电路
3.3.2 电源模块
3.3.3 电机驱动模块
3.3.4 速度检测模块
3.3.5 无线通信模块
3.3.6 数据存储模块
3.3.7 避障模块
3.4 舞蹈机器人控制系统的软件设计
3.4.1 单片机端软件设计
3.4.2 CPLD端软件设计
3.4.3 上位机端软件设计
3.4.4 控制系统抗干扰措施
(一) 硬件抗干扰
(二) 软件抗干扰
第四章 舞蹈机器人与音乐的同步性研究
4.1 主要设计理念
4.2 音乐特征识别
4.2.1 基本音乐特征的识别
4.2.2 复杂音乐特征的识别
(1) 节奏
(2) 旋律
(3) 和声
4.2.3 整体音乐特征的识别
(1) 曲式结构
(2) 情感内涵
(3) 音乐风格
4.3 舞蹈动作与音乐特征的匹配
4.3.1 乐段匹配
4.3.2 音符匹配
4.4 同步演示
4.5 本章小结
第五章 结束语
5.1 论文工作总结
5.2 展望
致谢
参考文献
【参考文献】：
期刊论文
[1]智能控制在机器人领域中的应用[J]. 刘丰年. 信息与电脑(理论版). 2018(10)
[2]基于Arduino单片机的舞蹈机器人系统的设计与实现[J]. 王泽红,彭熙,刘思源,康程华,张桓瑜,卢书宇. 电子世界. 2018(06)
[3]一种基于单片机的舞蹈机器人的开发和设计[J]. 董丽. 西部皮革. 2017(08)
[4]智能双足机器人舞蹈动作控制及稳定性研究[J]. 杨窈,李霁,叶建南,章平,强俊. 电脑知识与技术. 2016(28)
[5]智能控制在机器人领域中的应用[J]. 王敏. 电子技术与软件工程. 2016(20)
[6]机器人智能控制策略研究[J]. 杨立波,徐志强. 信息记录材料. 2016(05)
[7]机器人PID控制算法研究与实现[J]. 王志勃,毕艳茹. 计算机技术与发展. 2014(10)
[8]基于ARM9的智能机器人控制系统的设计[J]. 曹大卫,王仁波. 电子质量. 2013(06)
[9]舞蹈机器人中音乐节拍的识别[J]. 何晓亮. 电子设计工程. 2013(04)
[10]舞蹈机器人控制系统设计[J]. 陈宗君. 科学之友. 2013(01)
硕士论文
[1]基于嵌入式技术的移动机器人智能控制系统设计与实现[D]. 张臣.沈阳理工大学 2015
[2]智能移动机器人控制系统设计与实现[D]. 王良军.哈尔滨工程大学 2010
[3]机器人PID控制技术的研究[D]. 王国安.东北大学 2008
[4]多功能智能移动机器人控制系统设计与分析[D]. 阮见.南京理工大学 2008
[5]智能移动机器人嵌入式控制系统开发与设计[D]. 陈志灵.西安理工大学 2008
[6]舞蹈机器人控制系统研究与设计[D]. 肖慧杰.东北大学 2006
[7]基于ATmega8515L的舞蹈机器人控制系统设计与研究[D]. 林海华.西北工业大学 2005
[8]基于80C196KC单片机的舞蹈机器人控制系统[D]. 代庚辛.西北工业大学 2004
本文编号：3426396
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/zidonghuakongzhilunwen/3426396.html
