設(shè)計摘要
　　臺球源于英國，它是一項在國際上廣泛流行的高雅室內(nèi)體育運動。隨著各種運動的興起發(fā)展，臺球以其內(nèi)涵高雅、放松身心的特點越來越受大家歡迎。依靠單片機技術(shù)的日益成熟，基于單片機的小型化高精度控制過程的廣泛應(yīng)用，色度學(xué)、先進光電成像技術(shù)、計算機技術(shù)和圖像處理技術(shù)的飛速發(fā)展和電機驅(qū)動技術(shù)、傳感器技術(shù)以及控制技術(shù)的不斷發(fā)展，我們計劃設(shè)計可以與人對打的臺球智能機器人，使人們可以在即使一個人的情況之下也可以享受臺球帶來的娛樂、休閑。
　　我們這次設(shè)計的智能臺球機器是以PIC單片機為核心的控制系統(tǒng)，結(jié)合了圖像處理技術(shù)，PIC單片機控制電機系統(tǒng)，以及機械機構(gòu)設(shè)計技術(shù)等方面的知識，利用了各種芯片來實現(xiàn)對臺球系統(tǒng)的圖像采集處理技術(shù)，同時，使用各種電機來控制機器人的運動和球桿的揮灑角度和力度系統(tǒng)。在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上本設(shè)計的系統(tǒng)可以分為兩個方面：圖像處理系統(tǒng)、智能運動系統(tǒng)。智能運動系統(tǒng)又包含兩個內(nèi)容：運載系統(tǒng)和球桿系統(tǒng)。圖像處理系統(tǒng)采集桌面臺球的各種信息；智能運動系統(tǒng)通過各種電機實現(xiàn)機器人的運動和揮球運動。
　　系統(tǒng)總體機構(gòu)
　　該智能臺球機器人由3部分構(gòu)成：圖像采集處理系統(tǒng)、智能運載系統(tǒng)和智能球桿系統(tǒng)。
　　
　?。ㄒ唬?、系統(tǒng)總體布局與原理框圖
　　通過microchip公司生產(chǎn)的32位PIC單片機對CMOS采集過來的圖像信息分析處理，然后向各個電機驅(qū)動電路發(fā)送相應(yīng)的指令信息，控制電機的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速，執(zhí)行小車的運動，球桿瞄準(zhǔn)，以及控制球桿擊球的力度各項操作，完成一個智能臺球機器人的自動捕捉和擊球全過程。其原理框圖如下所示：
　　
　?。ǘ⑾到y(tǒng)的技術(shù)特點
　　該智能臺球機器人結(jié)合了圖像處理系統(tǒng)，PIC單片機控制電機系統(tǒng)，以及機械機構(gòu)系統(tǒng)等方面的知識，是一個跨學(xué)科，多領(lǐng)域知識交叉的產(chǎn)品設(shè)計。智能臺球機器人主要是由圖像處理系統(tǒng)、電機驅(qū)動和測速系統(tǒng)，以及機械機構(gòu)系統(tǒng)來協(xié)調(diào)完成智能擊球過程的。
　　圖像采集上對比CCD攝像頭的特點CMOS攝像頭不需要用視頻采集卡就能輸出數(shù)字信號，內(nèi)帶A/D轉(zhuǎn)換，系統(tǒng)體積較小。
　　圖像處理上利用CPLD和DSP協(xié)調(diào)的模塊，大大減少需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，加快了系統(tǒng)的傳輸速度，提高了上位機的工作效率。
　　運載系統(tǒng)主要利用伺服電機驅(qū)動，伺服電動機機械特性和調(diào)節(jié)特性均為線性， 動態(tài)響應(yīng)快， 控制精度高， 可靠性高， 是自動控制系統(tǒng)中一種很好的執(zhí)行元件。
　　球桿系統(tǒng)主要通過步進電機W1控制球桿的轉(zhuǎn)角來對擊球角度的瞄準(zhǔn)，步進電機是數(shù)字控制電機，電機的轉(zhuǎn)速、停止的位置取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，非超載狀態(tài)下，根據(jù)上述線性關(guān)系，再加上步進電機只有周期性誤差而無累積誤差，因此步進電機適用于單片機控制。伺服電機W2控制球桿擊球的速度，利用伺服電機高精度、高可靠性的性能以實現(xiàn)準(zhǔn)確擊球入袋的任務(wù)。