学生科研基金申请书.doc

学生科研基金申请书

编 号：
课题 名 称： 基于ARM和CAN总线的小型
机器人自主运动和平衡系统的研究
申请负责人：
年 级： 2009级
所 在 院：
导 师：
课题组成员：

申请日期： 2011年 6月01日
************制

简 表
课题名称
基于ARM和CAN总线的机器人自主运动和平衡系统
申请人所在院（部）

起止日期
2011年6月1日——2012年6月1日
立题依据（包括国内外研究现状、社会和经济效益、人力、物力条件）
立题依据：

1.国内外研究现状
在目前的各种类型的机器人当中，工业机器人是最典型的机电一体化数字化装备，技术附加值很高，应用范围很广，作为先进制造业的支撑技术和信息化社会的新兴产业，将对未来生产和社会发展起着越来越重要的作用。国外专家预测，机器人产业是继汽车、计算机之后出现的一种新的大型高技术产业。从近几年世界机器人推出的产品来看，广泛应用ARM芯片和CAN总线之后，工业机器人技术正在向智能化、模块化和系统化的方向发展，其发展趋势主要为：结构的模块化和可重构化；控制技术的开放化、PC化和网络化；伺服驱动技术的数字化和分散化；多传感器融合技术的实用化；工作环境设计的优化和作业的柔性化以及系统的网络化和智能化等方面。

2.社会和经济效益
当今社会已经开发出很多类型的机器人，并应用于各个领域。比如，已开发出喷漆、弧焊、点焊、装配、搬运等机器人，其中有130多台套喷漆机器人在二十余家企业的近30条自动喷漆生产线（站）上获得规模应用，弧焊机器人已应用在汽车制造厂的焊装线上。
我们研究的是基于ARM和CAN总线的小型机器人自主运动和平衡系统。这类四轮式的机器人行动灵活，能自主选择行走路线到达目标位置，自主控制自身平衡。当给这种机器人携带各种传感器之后，机器人就可以替我们完成多种高危险的事情。比如，可用于探测、警戒、巡逻，救援等。

3.人力、物力条件
人力：由******老师（********拥有软硬件方面的专业知识，曾参与过求援机器人的研究等，编写过不少运用软件，拥有理论与实践相结合的丰富经验）带队，队员有2008级电子信息科学与技术专业的****，2009级电子信息科学与技术专业的****、****。
物力：我学院现拥有的实验设备如：ARM开发箱，DSP开发箱，单片机开发板等设备，我校图书馆大量有关机器人各方面的书籍资料，各组员都拥有自己的ＰＣ机方便查阅资料及随时仿真实验。

主要研究的内容、目标和进度（请详细填写）
1.研究的内容
研究基于ARM和CAN总线的机器人自主运动和平衡系统。
ARM（Advanced RISC Machines）是微处理器行业的一家知名企业，是一类技术的代称。适用于多种领域，比如嵌入控制、消费/教育类多媒体、DSP和移动式应用等。ARM 处理器是具有强大且功能丰富的处理器。
CAN 是Controller Area Network 的缩写（以下称为CAN），是ISO国际标准化的串行通信协议。CAN总线通信接口中集成了CAN协议的物理层和数据链路层功能，可完成对通信数据的成帧处理，包括位填充、数据块编码、循环冗余检验、优先级判别等项工作。 CAN协议的一个最大特点是废除了传统的站地址编码，而代之以对通信数据块进行编码，保证了通信的实时性。CAN协议采用CRC检验并可提供相应的错误处理功能，保证了数据通信的可靠性。CAN总线采用了多主竞争式总线结构，具有多主站运行和分散仲裁的串行总线以及广播通信的特点。CAN总线上任意节点可在任意时刻主动地向网络上其它节点发送信息而不分主次，因此可在各节点之间实现自由通信。CAN总线插卡可以任意插在PC AT XT兼容机上，方便地构成分布式监控系统。
CAN适配器
我们研究的基于ARM和CAN总线的机器人自主运动和平衡系统，是利用CAN总线所支持的分布式控制或实时控制的串行通信网络的特点，将外部信号通过CAN将信息传给ARM，然后ARM将处理好的信号通过CAN传送出去，从而实现对机器人的实时控制。
ARM
初步设想如下图所示：
AFDCANSHIPN

CAN总线

DSP
DSP
DSP
DSP

1号驱动电机 2号驱动电机 3号驱动电机 4号驱动电机
2.研究的目标
完成小型机器人自主运动和平衡系统算法的设计和相应的程序的编写。
3.研究的进度
（1） 熟悉ARM芯片和CAN总线等相关知识。...................................................................1个月
（2） 搭建研究平台。................................................................................................................1个月
（3） 实现CAN总线的通信。..................................................................................................2个月
（4） 实现DSP对电机的控制。............................................. 2个月
（5） 实现闭环控制，实现自主控制。....................................................................................3个月
（6） 进一步改进自主控制算法。............................................................................................2个月
（7） 编写论文，整理结题文档。.........1个月

完成本课题预期目标已具备的条件（包括现有实验手段、图书资料、课题组其他成员情况及协作条件等）
1.验手段
实验设备：
每个人都有个人计算机，并且配有相应的开发软件、教学视频。拥有单片机开发板、ARM实验箱等。
2.书资料
《嵌入式应用技术基础教程》 王宜怀, 刘晓升编著
《嵌入式Linux系统开发技术详解：基于ARM》 孙纪坤, 张小全编著
《基于ARM的嵌入式系统设计与开发》 吴学智，戚玉华，林海涛[等]编著
《嵌入式单片机技术与实践》 刘明, 刘蓉, 姚华雄编著
《CAN现场总线系统的设计与应用》 王黎明[等]编著
《ARM微处理器与应用开发》 赖于树主编；梁丁，熊建，王录涛等编著
《嵌入式硬件系统设计与开发实例详解》 沈文斌主编
3.课题组其他成员情况及协作条件
（1） 指导教师
***********
（2） 其它成员
**********2008级电信专业 ，2009级电信专业
拟采取研究方法和技术路线（包括研究工作的总体安排和进度、实验方法和步骤及其可行性论证、可能遇到的问题和解决办法）
1.拟采取研究方法
（1）搭建交叉开发试验平台。
（2）利用CAN总线实现实时信号传输。
（3）通过DSP发出信号，实现对电机转速的控制。
（4）通过倾角仪控制机器人的平衡系统，罗盘控制机器人的移动方向。
（5）形成自动控制系统。
2.可行性论证
（1）如今ARM 的应用已经趋于成熟，各种关于ARM的应用实例可以很容易找到，而且ARM有很强的信号处理能力。
（2）CAN总线已广泛应用，有各种现成的应用实例可作参考。
（3）利用DSP控制每个电机转速是可以实现的，通过对转速的控制，就可实现机器人的移动和平衡控制。
（4）我们所做的机器人并不复杂，各种功能模块很清晰。
（5）我们可以借用学院的各类实验设备。

课题负责人姓名及课题组成员姓名、任务、分工情况：
编号
姓 名
年 级
分工情况
01
*********
2009级
主要负责主控芯片部分
02
*********
2008级
主要负责CAN总线部分
03
*********
2009级
主要负责DSP控制电机部分

经费概算：(金额单位：元)
预算科目名称
科技经费
备注计算依据与说明)
1.科研业务费
500
差旅费、交通费、纸张等费用

2.实验材料费
1300
买图书资料、ARM、DSP、芯片等

3.劳务费
200
招待费、临时用工劳务费等
合计：
2000

推荐意见（课题申请者必须由一名高级职务或两名中级职务的教师推荐、推荐意见要说明项目的意义和取得预期成果的可能性，申请者和项目组成员的学习情况及研究能力，已具备的条件等）

推荐人：（签章） 职务： 专业： 单位：

推荐人：（签章） 职务： 专业： 单位：

指导教师承诺:
本人承诺在整个课题实施过程中进行指导，督促课题组取得预期研究成果并按时结题。否则，两年内将不能再指导学生科研。
指导教师签名：
院（所、室）
意 见
对申请者的条件、申请资助项目的意义、研究方案的可行性、经费预算的合理性等方面签署意见

院长（主任）签字： 年 月 日
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科
技
处
意
见

校
学
术
委
员
会
意
见

主
管
校
长
意
见

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