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基于CPLD的彩色视觉移动机器人路径跟踪控制器的研究的开题报告

摘要：

本论文的研究目的是设计一个基于CPLD（可编程逻辑器件）的彩色视觉移动机器人路径跟踪控制器，实现机器人在指定路径上的跟踪，并完成基本的避障功能。本文主要利用FPGA支持的硬件描述语言VerilogHDL编写所需的程序，并利用XilinxISE进行仿真和综合。本文的研究结果表明，所设计的控制器可以准确地跟踪指定路径，并可以在遇到固定障碍物时自动避开，实现了基本的自主运动功能。

关键词：CPLD；彩色视觉；移动机器人；路径跟踪；避障；VerilogHDL

Abstract:

ThepurposeofthisthesisistodesignapathtrackingcontrollerforacolorvisionmobilerobotbasedonCPLD(ProgrammableLogicDevice),whichcantracktherobotonaspecifiedpathandcompletethebasicobstacleavoidancefunction.ThispapermainlyusedVerilogHDL,ahardwaredescriptionlanguagesupportedbyFPGA,towritetherequiredprogram,andusedXilinxISEforsimulationandsynthesis.Theresearchresultsofthispapershowthatthedesignedcontrollercanaccuratelytrackthespecifiedpath,andcanautomaticallyavoidfixedobstacleswhenencounteringthem,realizingthebasicautonomousmovementfunction.

Keywords:CPLD;Colorvision;Mobilerobot;Pathtracking;Obstacleavoidance;VerilogHDL

一、研究背景

移动机器人是指装备有自主行动设备和机器视觉设备的机器人，能够自主地在不同的环境中感知、识别、定位和导航，以达到特定的任务目标。彩色视觉作为一种重要的机器视觉技术，在移动机器人的应用领域中也有着广泛的应用。在移动机器人的运动控制中，路径跟踪和避障是两个重要的问题。本论文主要研究如何利用CPLD实现基于彩色视觉的移动机器人路径跟踪控制，并实现基本的避障功能。

二、研究内容

本论文的主要研究内容包括：

1.分析移动机器人的路径跟踪控制原理和基本算法，了解彩色视觉技术的原理和应用。

2.设计基于CPLD的移动机器人路径跟踪控制器，包括硬件电路设计和程序设计。

3.利用XilinxISE对所设计的程序进行仿真和综合，验证所设计的控制器的正确性和可行性。

4.编写控制器的使用说明，对控制器进行实际应用测试，并对测试结果进行分析和总结。

三、研究意义

本论文所研究的基于CPLD的彩色视觉移动机器人路径跟踪控制器可以为移动机器人的自主控制提供一种新的实现方式。设计的控制器可以在固定的路径上跟踪机器人的运动，并在遇到固定障碍物时自动避开，实现了机器人的基本自主运动功能。本论文的研究结果对移动机器人的运动控制和机器视觉技术的应用都有着一定的参考价值。

四、研究方法

本论文主要采用的研究方法包括文献研究、电路设计、程序设计、仿真和测试等方法。具体而言，文献研究主要是对移动机器人路径跟踪控制原理和彩色视觉技术进行研究和分析，电路设计主要是设计基于CPLD的控制器硬件电路，程序设计主要是利用VerilogHDL编写程序，仿真是利用XilinxISE进行程序的仿真和综合，测试主要是对所设计的控制器进行实际应用测试并进行分析和总结。

五、论文结构

本论文的主要结构包括：第一章为绪论，介绍了研究背景和研究内容；第二章为相关技术和理论说明，介绍了移动机器人的路径跟踪控制原理和彩色视觉技术的应用；第三章为系统设计，包括硬件电路设计和程序设计；第四章为系统实现，主要是对程序进行仿真和综合，并对控制器进行测试；第五章为结论和展望，对本论文所设计的控制器进行总结，并对未来的研究方向提出展望。