8篇关于软硬件设计的计算机毕业论文

今天分享的是关于软硬件设计的8篇计算机毕业论文范文, 如果你的论文涉及到软硬件设计等主题,本文能够帮助到你

基于柔性轨道状态视觉识别的巡检机器人控制方法研究

这是一篇关于煤矿综采工作面,巡检机器人控制系统,图像增强,分段柔性轨道状况识别,运动控制,软硬件设计的论文, 主要内容为“碳达峰、碳中和”背景下,煤炭作为传统化石能源消耗的主体,我国能源安全的压舱石,煤矿智能化建设是大势所趋。目前煤矿综采工作面采用人工巡检,或者借助视频完成巡检,均无法满足综采工作面智能巡检需求。本文以课题组前期设计的煤矿综采工作面柔性轨道式巡检机器人为基础,提出一种基于柔性轨道状态识别的综采工作面巡检机器人控制系统设计方案,借助机器视觉、机器人控制、图像处理以及传感器信息处理等技术,实现综采工作面正常巡检以及柔性轨道式巡检机器人自主运行,为综采工作面机器人化巡检奠定基础。针对分段柔性轨道随液压支架推移影响工作面巡检机器人的通过性等问题,提出一种基于视觉的分段柔性轨道状态判别方法。针对工作面采集图像存在光照不均匀、光照过低等问题,提出一种基于光照不均匀校正的图像自适应增强算法对采集图像进行增强处理并对该方法进行主客观评价。将增强后的图像经过畸变校正、滤波、透视变换等方法提取轨道图像的ROI;研究Sobel边缘检测算法以及概率霍夫变换实现柔性连接机构边缘检测,利用K-means算法实现边缘左右侧分类,结合RANSAC算法拟合柔性连接机构边缘,获得柔性连接机构的弯折角度,实现分段柔性轨道的状况判别,并完成柔性连接机构状况分类,为实现巡检机器人自主运行奠定基础。针对工作面巡检机器人通过不同工况柔性连接机构时的运行速率调节和速度稳定性问题,提出一种模糊PID算法与加减速算法相结合的运动控制方案。通过对工作面巡检机器人进行动力学分析与仿真,掌握巡检机器人在柔性轨道上的运动变化规律,并提出了模糊PID算法与加减速算法结合的巡检运动控制策略,分析对比了不同加减速算法的优缺点,决定选用S型加减速算法。通过对比实验验证了控制算法可行性。巡检机器人系统设计要满足巡检性能和视觉处理要求,论文研发一种基于树莓派和STM32的巡检机器人控制系统,对机器人控制系统进行硬件选型和软件详细设计,实现了上位机监控系统和下位机控制系统的相关功能,达到了柔性轨道式机器人工作面巡检要求。最后搭建工作面柔性轨道式巡检机器人实验平台,对控制系统功能及性能进行验证,系统实现了环境监测、设备监测、数据交互与显示、远程控制、图像增强和自适应控制等功能。结果表明控制系统达到了设计要求,研究对综采工作面智能巡检建设具有一定的借鉴作用。

基于ROS的移动机器人路径规划研究

这是一篇关于移动机器人,机器人操作系统,软硬件设计,Dijkstra算法,路径规划的论文, 主要内容为21世纪以来,伴随着人工智能技术的发展、工业自动化的快速推进,智能移动机器人在智能生产、智慧城市、智能服务以及科学研究等领域扮演着举足轻重的角色。但随着机器人技术的飞速发展,新的机器人定位与建图技术、路径规划算法的进步以及不同的使用需求、不同的应用场景,对移动机器人平台提出了更专业、更细致的要求。本文根据实际应用场景的要求,基于机器人操作系统(ROS)设计了一款四驱麦克纳姆轮全向移动机器人,实现了改进Dijkstra全局路径规划算法与移动机器人相结合,开展了复杂环境下开展定位建图、路径规划、自主导航等试验,证明了改进路径规划算法的有效性以及移动机器人平台的稳定性。本文开展了移动机器人系统分析以及硬件设计工作。首先分析了移动机器人坐标系和世界坐标系位置关系,建立了机器人运动学模型。其次,根据机器人总体设计原则以及技术要求,设计了机器人总体方案,完成了机器人本体设计任务。进而,根据机器人控制系统总体设计要求,完成了机器人上、下位机控制器硬件选型、电路设计、直流电机驱动设计等工作。最后,设计了机器人激光雷达、双目相机等传感器信息采集系统。本文完成了基于ROS的移动机器人软件设计工作。本文采用英伟达Jetson nano作为机器人上位机控制器,STM32系列单片机作为下位机控制器,并基于机器人操作系统开展了机器人控制系统软件设计。根据机器人控制系统程序设计总体要求,完成了机器人控制器程序设计任务分配、直流电机驱动设计、控制器通信模块程序设计以及机器人远程控制等任务。最后,为了使移动机器人平台具备更好的工作环境适用性,在ROS中设计了多种定位建图算法,根据机器人硬件性能调用最理想的定位建图算法,从而极大地拓宽了机器人的适用场景,有效提高了机器人整体性能。在路径规划算法方面,本文针对传统Dijkstra全局路径规划算法搜索节点较多、搜索时间较长、转折点多等不足之处,开展了改进Dijkstra全局路径规划算法研究工作。本文提出筛选原始路径中的关键节点优化算法,有效减少了路径中的冗余节点、缩短了路径长度以及转折点数。同时,针对筛选关键路径点所生成的路径依然存在转折角较大和路径不平滑等问题,本文进而提出高阶贝塞尔曲线平滑路径的优化方法,最终规划出一条最优平滑路径。为了验证改进Dijkstra算法的有效性以及优越性,本文进而开展了改进Dijkstra算法仿真试验,完成了改进Dijkstra算法与Dijkstra算法、A*算法仿真实验对比,验证了改进Dijkstra算法在路径节点、路径长度以及转折角等方面有显著的优化效果,是一种可靠的、高效的全局路径规划方法。最后,以所设计的移动机器人平台为基础,将改进的Dijkstra全局路径规划算法与动态窗口法相结合,开展了多环境下路径规划与自主导航试验,验证了改进Dijkstra算法的可行性以及本文所设计的移动机器人平台的可靠性、稳定性。

TBM连续皮带机托辊巡检机器人系统设计与实现

这是一篇关于巡检机器人,连续皮带机,结构设计,软硬件设计,故障诊断的论文, 主要内容为连续皮带机是实现全断面岩石岩隧道掘进机(TBM)高效、稳定、安全出碴的关键装备,运行状态和故障情况关乎TBM隧道施工的安全进行,其中由于托辊卡阻故障造成的火灾隐患尤为严重。为保证TBM隧道施工顺利开展,需要工作人员手持检测设备定时对连续皮带机进行巡逻检测。然而,TBM连续皮带机短则几百米,长则数万米,且施工隧道环境恶劣复杂,工作人员需昼夜轮班巡检,检测效果差且效率较低。因此,研制连续皮带机巡检机器人以代替人工完成巡检工作势在必行,对于提高巡检质量和效率,保障连续皮带机的正常运行和TBM的施工进度,具有重要意义。为实现连续皮带机沿线托辊的故障诊断,本文研究设计了连续皮带机巡检机器人。通过分析现场工作环境和巡检人员作业内容,总结了巡检机器人的设计要求,选择悬挂轨道式作为传动方案,结合动力学分析与所需搭载的各型设备,设计了一套适用于轨道式巡检机器人的机械结构设计和软硬件控制系统方案,并对巡检机器人的行走、定位系统、供电、信息采集和故障诊断等系统进行了开发。同时,为使巡检机器人能够精准检测故障托辊,结合采集到的可见光(RGB)图像与热红外(T)图像,采用基于RGB-T的显著性目标检测理论进行故障托辊的检测诊断。本文采用上下文引导的堆叠细化网络CSRNet,基于RGB-T深度融合,实现了显著性目标(温度异常)的检测,检测准确率远高于传统算法,可快速准确地完成故障区域的检测工作。最后,根据设计方案加工制作了巡检机器人初代样机,对机器人各系统的功能进行了测试,现阶段的巡检机器人样机基本满足了既定的设计需求。

基于.NET框架的高等级公路信息传输系统的设计与实现

这是一篇关于无线传输,VB.NET,软硬件设计,信息传输系统的论文, 主要内容为近年来,越来越多的地方交通部门采用了先进的信息传输系统,移动通信技术在车辆实时传输与信息采集的应用也逐渐增多。本文研究的目的在于开发一套高效实用的高等级公路信息传输系统,结合地方道路的特殊性与远距离传输的实时性全面实现智能交通的信息化管理。本文以内蒙古偏远地区高等级公路收费管理信息系统的研究为背景,在充分了解高等级公路收费管理任务及实际需求的基础上,确定了改进型系统开发总体设计目标。系统通过GPRS与Internet结合,使用.NET框架以VB.NET为开发语言,后台以SQL Server 2005作为数据库存储数据。本文首先通过比较国内外高速公路发展现状,结合本地区情况进行分析给出了整体系统的应用模式。系统采用软件与硬件相结合的方式进行设计,并根据通信技术在高速公路信息传输上的应用,设计了应用两种传输方式的传输系统,即收费站与收费分中心的无线传输方式,收费分中心与监控中心的有线传输方式。并在最后把开发的系统制作成软件包的系统成品。通过对系统的整体测试,最终实现了各个收费站与收费分中心以及监控中心的信息的实时传输,完善了对系统信息的管理。

基于柔性轨道状态视觉识别的巡检机器人控制方法研究

基于薄膜热电偶的高速多通道温度数据监测系统研究

这是一篇关于多通道温度数据采集,温度测量,薄膜热电偶,软硬件设计的论文, 主要内容为随着机械加工技术的飞速发展,加工温度已成为决定产品质量的关键因素。温度传感器也随之不断发展,尤其在测量瞬态温度领域中,薄膜热电偶因其具有热容量小、响应速度快等特点,已广泛应用于加工中多点温度测量。现有多通道温度数据采集多采用成熟的数据采集卡实现,而数据采集卡价格高昂,灵活性较差,无法与机床的刀具系统集成。因此对于切削加工等瞬态温度测量场景急需更高速、更灵活、多通道同步的温度数据采集系统,研究高速同步多通道温度测量技术具有很好的应用前景。本文研制了以单片机为主控制器,配合外部ADC进行数据采集的,适用于薄膜热电偶的多通道温度瞬态监测系统。主要从系统总体方案设计、硬件电路开发设计、下位机软件开发设计、上位机程序开发设计、系统测试等五个方面开展研究。本文的主要研究内容如下:(1)多通道温度数据监测系统包括硬件及软件开发。硬件电路的开发主要包括针对薄膜热电偶微弱信号处理的前端信号调理电路,针对热电偶信号采集设计的PT100冷端补偿电路,为实现高精度高速采样,采用AD7606芯片设计模数转换电路。以主控制器为核心的时钟电路、下载调试电路、供电电路以及通信电路。最后根据硬件电路板,绘制硬件PCB实物图并制作电路板实物。(2)下位机软件开发设计是根据研制的硬件以及系统功能需求进行下位机代码程序编写,利用C语言在Keil5 MDK的开发环境进行下位机程序的编写。程序主要包括采集并进行中断读取数据值。数据传输格式设定,对采样率、传输数据速率的设定,通信方式等配置。(3)上位机软件在Visual Studio 2019的环境下使用C#高级编程语言基于.net Winform开发,采用多线程技术来实现上下位机大数据量的通信,主要功能包括用户登录、接收数据、显示波形、数据处理、存储数据等模块的设计开发。(4)搭建了可对整个数据监测系统和功能进行测试的测试平台。完成了供电、通讯功能、上位机功能、上下位机联调等功能的测试。通过实际温度采集测试、测量准确度测试等验证了所研制的薄膜热电偶多通道瞬态温度监测系统的整体性能。结果表明,系统误差小于1%,8通道同步采集速率可达6.25k Hz,满足瞬态温度监测的要求。

冷棚的幕布破损监测与环境监控系统设计

这是一篇关于环境监控,智能冷棚,软硬件设计,嵌入式系统的论文, 主要内容为随着当今社会对互联网、物联网、智能化的快速发展及应用推广,势必也会开拓出农业生产领域的新模式。在对我国北方的冷棚(塑料温室大棚)进行考察了解后发现,大量冷棚的安全性和智能性较差,冷棚幕布容易出现破损,不易及时被人发现,给种植者带来了繁杂劳动等问题,这些很大程度上影响了种植作物质量和人们采用冷棚种植的积极性。因此本文设计一套智能冷棚系统。对冷棚内温度、湿度、光照强度及光照时长等环境变量进行监测和控制。另外针对冷棚幕布发生破损不易被察觉的问题,设计了冷棚幕布破损监测与报警系统,整套系统设计的宗旨在于提高冷棚的安全性和智能性。此次设计是在冷棚种植这种农业生产方式的基础上,采用传感器技术、自动控制技术、测控技术、物联网技术等,开发出一套以ARM为硬件系统核心,搭载Linux操作系统的嵌入式系统。该系统具有对冷棚环境进行现场LCD监控、电脑远程监测、手机端远程监测的功能,具有很高的实用价值。主要工作总结如下:(1)依据系统的设计原则、功能需求、性能需求,对冷棚幕布破损监测与环境监控系统的整体结构进行设计,搭建出系统的设计架构,以便进行技术分析实现相关功能。(2)对冷棚幕布破损监测方案进行分析,最后优选出使用差帧运动检测和云端监测相结合的思路实现该功能,应用差帧算法对冷棚幕布进行初步破损检测,再将判定为幕布破损的图片发至云平台,用户在云平台上查看这些图片,进一步确认幕布是否发生破损,从而实现对冷棚幕布的破损监测。对远程监测的技术方案进行分析和选择,优选出One NET云平台+HTTP协议+智能移动终端的方案来实现系统远端监测功能。(3)完成了系统软硬件设计。硬件设计部分主要包括:系统硬件平台相关电路的设计,对温湿度传感器、光照传感器、图像传感器及调压模块等设备进行选型和介绍。软件设计部分的主要工作包括:搭建系统软件开发平台,移植Linux操作系统,对系统的相关应用程序、设备驱动程序、网络通信程序等进行设计与开发。最终搭建了实验平台,完成了冷棚幕布破损监测与环境监控系统的反复测试。系统实现了对冷棚环境数据的采集与控制,能对幕布破损进行识别,LCD屏能够实时显示冷棚环境数据和设定控制参数,One NET云平台的电脑端和手机端能够监测冷棚环境和冷棚幕布的破损情况,且可查询3.5天的环境历史数据。