CN103529846B - 基于双核四轮高速微电脑鼠连转冲刺伺服系统 - Google Patents

基于双核四轮高速微电脑鼠连转冲刺伺服系统 Download PDF

Info

Publication number
CN103529846B
CN103529846B CN201310488962.1A CN201310488962A CN103529846B CN 103529846 B CN103529846 B CN 103529846B CN 201310488962 A CN201310488962 A CN 201310488962A CN 103529846 B CN103529846 B CN 103529846B
Authority
CN
China
Prior art keywords
micro computer
wheel
computer mouse
spurt
sensor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201310488962.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103529846A (zh
Inventor
张好明
王应海
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jiangsu Robobor Bobot Technology Co., Ltd.
Original Assignee
Jiangsu Ruobo Robot Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jiangsu Ruobo Robot Technology Co Ltd filed Critical Jiangsu Ruobo Robot Technology Co Ltd
Priority to CN201310488962.1A priority Critical patent/CN103529846B/zh
Publication of CN103529846A publication Critical patent/CN103529846A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103529846B publication Critical patent/CN103529846B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Abstract

本发明公开了一种基于双核四轮高速微电脑鼠连转冲刺伺服系统,包括双核控制中心电路、电源电路和四个运动控制单元,所述电源电路与所述双核控制中心电路电性连接,所述双核控制中心电路包括ARM处理器和LM629处理器,所述ARM处理器与LM629处理器之间通过数据线和控制线连接,所述LM629处理器分别与每一个所述运动控制单元电性连接。本发明采用双核处理器分工合作,大大提高了运算速度;采用四轮驱动结构,提高了微电脑鼠冲刺时的稳定性和行驶能力;所述陀螺仪能够提高微电脑鼠冲刺时的稳定性和动态性能;所述数据存储模块能够存储微电脑鼠已经探索的迷宫信息,便于优化二次冲刺的路径,减少冲刺时间。

Description

基于双核四轮高速微电脑鼠连转冲刺伺服系统
技术领域
[0001]本发明涉及一种基于双核四轮高速微电脑鼠连转冲刺伺服系统。
背景技术
[0002]微电脑鼠是使用嵌入式微控制器、传感器和机电运动部件构成的一种智能行走机器人,微电脑鼠可以在不同“迷宫”中自动记忆和选择路径,采用相应的算法,快速地到达所设定的目的地。微电脑鼠比赛在国外已经有30几年的历史,现在每年国际上都要举行上百场类似的微电脑鼠大赛。
[0003]微电脑鼠竞赛采用运行时间、迷宫时间和碰触这三个参数,从速度、求解迷宫的效率和电脑鼠的可靠性三个方面来进行评分,不同的国家采用不同的评分标准,最有代表的四个国家标准为:
[0004] (I)美国IEEE APEC国际微电脑鼠机器人竞赛:探索时间、冲刺时间和固定的接触扣分,都记入总成绩,得分=探索时间/30 +冲刺时间+固定接触扣分;
[0005] (2)全日本国际微电脑鼠机器人大会(专家级):总成绩仅计算冲刺时间,得分=最佳冲刺时间;
[0006] (3)英国微电脑鼠机器人挑战赛:探索时间、冲刺时间和可变的接触扣分都记入总成绩,得分=探索时间/30 +冲刺时间+变动接触扣分;
[0007] (4)新加坡机器人大赛:探索时间、冲刺时间记入总成绩;每次接触机器人将减少一次尝试机会,得分=探索时间/30 +冲刺时间。
[0008]从上面的国际标准来看,冲刺时间决定整个微电脑鼠的成败,由于国内研发此机器人的单位较少,相对研发水平比较落后,研发的微电脑鼠结构如图1,长时间运行发现存在着很多安全问题,即:
[0009] (I)作为微电脑鼠的眼睛采用的是超声波或者是一般的红外传感器,而且传感器的设置有误,使得微电脑鼠在快速冲刺时对周围迷宫的判断存在一定的误判,使得微电脑在快速冲刺的时候容易撞上前方的挡墙。
[0010] (2)作为微电脑鼠的执行机构采用的是步进电机,经常会遇到丢失脉冲的问题出现,导致对冲刺位置的记忆出现错误,有的时候找不到冲刺的终点。
[0011] (3)由于采用步进电机,使得机体发热比较严重,不利于在大型复杂迷宫中快速冲刺。
[0012] (4)由于采用比较低级的算法,使得最佳迷宫的计算和冲刺路径的计算都有一定的问题,研发的微电脑鼠基本上不会多次自动加速冲刺,在一般迷宫当中的冲刺一般都要花费15〜30秒的时间,这使得在真正的国际复杂迷宫大赛中无法取胜。
[0013] (5)由于微电脑鼠在快速冲刺过程中需要频繁的刹车和启动,加重了单片机的工作量,单片信号处理器无法满足微电脑鼠快速冲刺的要求。
[0014] (6)相对采用的都是一些体积比较大的插件元器件使得微电脑鼠的体积和重量比较庞大,而且重心较高,无法满足快速冲刺的要求。
[0015] (7)由于受周围环境不稳定因素干扰,特别是周围一些光线的干扰,单片机控制器经常会出现异常,引起微电脑鼠失控,抗干扰能力较差。
[0016] (8)对于差速控制的微电脑鼠来说,一般要求其两个电机的控制信号要同步,但是对于单一单片机来说很难办到,使得微电脑鼠在高速冲刺时会在迷宫当中摇摆幅度较大,经常出现撞墙的现象发生,导致冲刺失败。
[0017] (9)由于受单片机容量和算法影响,微电脑鼠对迷宫的信息没有存储,当遇到掉电情况时候所有的信息将消失,这使得整个冲刺过程无法完成。
[0018] (10)由于没有角速度传感器的辅助进行转弯,经常出现转弯角度过小或者过大的现象发生,然后依靠导航的传感器进行补偿,导致在连续多次转弯的迷宫中出现撞墙的现象发生,致使冲刺失败。
[0019] (11)采用单个传感器探知前方迷宫的挡墙,极易收到外界干扰,致使前方传感器错误引导快速冲刺的微电脑鼠,导致微电脑鼠在迷宫中冲刺不到位或者撞墙,致使冲刺失败。
[0020] (12)由于受单片机容量影响,现有的微电脑鼠基本上都只有两个动力驱动轮,采用两轮差速方式行驶,使得系统对两轴的伺服要求较高,特别是直线导航时,要求速度和加速度要追求严格的一致,否则直线导航将会失败,导致微电脑鼠出现撞墙的现象发生;
[0021] (13)两轮微电脑鼠系统在加速时由于重心后移,使得老鼠前部轻飘,即使在良好的路面上微电脑鼠也会打滑,有可能导致撞墙的现象出现,不利于高速微电脑鼠的发展。
[0022] (14)两轮微电脑鼠系统在正常行驶时如果设计不当造成重心前偏,将导致驱动轮上承受的正压力减小,这时微电脑鼠系统更加容易打滑,也更容易走偏,导致导航失败。
[0023] (15)两轮微电脑鼠系统在正常行驶时如果设计不当造成重心侧偏将导致两个驱动轮承受的正压力不同,在快速启动时两轮打滑程度不一致,瞬间就偏离轨迹,转弯时,其中正压力小的轮子可能打滑,导致转弯困难。
[0024] (16)由于采用两个动力轮驱动,为了满足复杂状态下的加速和减速,使得单个驱动电机的功率较大,不仅占用的空间较大,而且有时候在一些相对需求能量较低的状态下造成“大马拉小车”的现象出现,不利于微电脑鼠本体微型化发展和微电脑鼠系统能源的节省O
[0025]因此,需要对现有的基于单片机控制的微电脑鼠控制器进行重新设计。
发明内容
[0026]本发明主要解决的技术问题是提供一种基于双核四轮高速微电脑鼠连转冲刺伺服系统,采用双核处理器分工合作,大大提高了运算速度;采用四轮驱动结构,提高了微电脑鼠冲刺时的稳定性和行驶能力;所述陀螺仪能够提高微电脑鼠冲刺时的稳定性和动态性能;所述数据存储模块能够存储微电脑鼠已经探索的迷宫信息,便于优化二次冲刺的路径,减少冲刺时间。
[0027]为解决上述技术问题,本发明采用的一个技术方案是:提供一种基于双核四轮高速微电脑鼠连转冲刺伺服系统,包括双核控制中心电路、电源电路和四个运动控制单元,所述电源电路包括锂离子电池,所述电源电路与所述双核控制中心电路电性连接,所述双核控制中心电路包括ARM处理器和LM629处理器,所述ARM处理器与LM629处理器之间通过数据线和控制线连接以传输控制信号和数据信号,所述LM629处理器分别与每一个所述运动控制单元电性连接,每一个所述运动控制单元均包括运动驱动电路和电机,所述运动驱动电路连接在所述LM629处理器和所述电机之间,所述电机为高速永磁直流电机。
[0028] 在本发明一个较佳实施例中,所述每一个所述电机上进一步设置光电编码器和电流传感器,所述光电编码器和电流传感器分别与所述LM629处理器电性连接。
[0029]在本发明一个较佳实施例中,所述连转冲刺伺服系统进一步包括光电补偿传感器、电压传感器、两个陀螺仪和至少六个蔽障传感器,所述光电补偿传感器、每一个所述陀螺仪和每一个所述蔽障传感器分别与所述双核控制中心电路电性连接。
[0030]在本发明一个较佳实施例中,所述蔽障传感器为红外线传感器,所述红外线传感器包括红外线发射器0PE5594A和红外线接收器TSL262。
[0031]本发明还提供一种四轮微电脑鼠,包括所述的连转冲刺伺服系统,所述连转冲刺伺服系统包括双核控制中心电路、电源电路和四个运动控制单元,所述电源电路包括锂离子电池,所述电源电路与所述双核控制中心电路电性连接,所述双核控制中心电路包括ARM处理器和LM629处理器,所述ARM处理器与LM629处理器之间通过数据线和控制线连接以传输控制信号和数据信号,所述LM629处理器分别与每一个所述运动控制单元电性连接,每一个所述运动控制单元均包括运动驱动电路和电机,所述运动驱动电路连接在所述LM629处理器和所述电机之间,所述电机为高速永磁直流电机;
[0032]所述四轮微电脑鼠进一步包括壳体、两个前轮和两个后轮,所述壳体内部设置所述连转冲刺伺服系统,所述壳体的两侧分别设置一个前轮和一个后轮,所述壳体包括前端和后端,壳体的前端靠近前轮,壳体的后端靠近后轮,两个所述前轮的中心之间的连线与两个所述后轮的中心之间的连线平行。
[0033]在本发明一个较佳实施例中,所述蔽障传感器的数量为六个,其中,第一蔽障传感器和第六蔽障传感器设置在壳体的两侧且紧邻所述四轮微电脑鼠的前轮,第一蔽障传感器和第六蔽障传感器的信号发射方向与所述四轮微电脑鼠的运动方向相同,第二蔽障传感器和第五蔽障传感器设置在壳体的前端,第二蔽障传感器和第五蔽障传感器的信号发射方向相反且垂直于所述四轮微电脑鼠的运动方向,第三蔽障传感器位于第一蔽障传感器和第二蔽障传感器之间,第四蔽障传感器位于第五蔽障传感器和第六蔽障传感器之间,第三蔽障传感器和第四蔽障传感器的信号发射方向关于所述四轮微电脑鼠的运动方向对称且与所述四轮微电脑鼠的运动方向成45°夹角。
[0034]本发明还提供一种所述四轮微电脑鼠的控制方法,包括上位机控制模块和运动控制模块,所述上位机控制模块包括迷宫读取模块、坐标定位模块和在线输出模块,所述运动控制模块包括数据存储模块,输入输出模块和LM629控制模块,所述LM629控制模块包括直线冲刺模块、右转冲刺模块、左转冲刺模块、S曲线冲刺模块和U曲线冲刺模块。
[0035]在本发明一个较佳实施例中,所述四轮微电脑鼠的运动场地为迷宫,所述迷宫平均分为若干带坐标值的方格,当所述四轮微电脑鼠前方的迷宫路径为大于等于两个方格的直线路径时,所述直线冲刺模块工作;当所述四轮微电脑鼠的正前方和左边有挡墙而右边无挡墙时,所述右转冲刺模块工作;当所述四轮微电脑鼠的正前方和右边有挡墙而左边无挡墙时,所述左转冲刺模块;当所述四轮微电脑鼠前方的迷宫路径为楼梯形时,所述S曲线冲刺模块工作;当所述四轮微电脑鼠前方的迷宫路径为“M”形时,所述U曲线冲刺模块工作。
[0036]在本发明一个较佳实施例中,所述四轮微电脑鼠包括探索冲刺和直接冲刺两种冲刺模式,所述直接冲刺模式进一步包括定速冲刺模式和不定速冲刺模式;在所述探索冲刺模式下,所述四轮微电脑鼠自动搜索完成迷宫探索到达终点后再返回起点,最后调取探索过程中获取的迷宫信息快速冲刺到终点;在直接冲刺模式下,所述四轮微电脑鼠直接调取历史迷宫信息快速冲刺到终点。
[0037]本发明的有益效果是:
[0038] (I)所述ARM处理器与LM629处理器分工合作,所述LM629处理器控制四个电机工作,简化系统控制,大大提高了运算速度,有效地防止了程序跑飞,抗干扰能力大大增强;
[0039] (2)所述双核控制中心电路实时监测锂离子电池的能量状态,避免了大电流的产生,且能够提示操作人员在电脑鼠冲刺前更换能量不足的电池,减少了电池对高速冲刺的误干扰;
[0040] (3)采用四轮驱动结构,提高了微电脑鼠冲刺时的稳定性和行驶能力;能够依据具体路况在两轮驱动和四轮驱动之间自动切换,提高了冲刺效率;在加速冲刺时,把动力平均分配到四个电机上,能够防止打滑,转弯时更稳定;
[0041] (4)所述陀螺仪能够检测电脑鼠的角位移信息和速度信息,实现了四轮微电脑鼠的速度大小和方向的独立控制,对微电脑鼠的连续旋转具有导航作用,有利于提高微电脑鼠冲刺时的稳定性和动态性能;
[0042] (5)所述ARM处理器对四个电机的转矩进行在线识别并利用电机转矩与电流的关系进行补偿,减少了电机转矩抖动对微电脑鼠快速冲刺的影响。
[0043] (6)设有数据存储模块,能够存储微电脑鼠已经探索的迷宫信息,便于优化二次冲刺的路径,减少冲刺时间;
[0044] (7)所述LM629控制模块依据不同的路径控制不同的冲刺模块工作,增强了冲刺的稳定性。
附图说明
[0045]为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其它的附图,其中:
[0046]图1是单片机控制的微电脑鼠的电路原理框图;
[0047]图2为本发明所述连转冲刺伺服系统的电路原理框图;
[0048]图3为本发明所述双核控制中心电路的工作原理图;
[0049]图4为本发明所述的四轮微电脑鼠的控制方法的控制模块框图;
[0050]图5为本发明所述四轮微电脑鼠运动时的迷宫坐标示意图;
[0051]图6是本发明所述四轮微电脑鼠一较佳实施例的结构示意图;
[0052]图7是本发明所述四轮微电脑鼠的速度曲线图;
[0053]图8为本发明所述的四轮微电脑鼠的控制方法的自动冲刺程序流程图;
[0054]图9为本发明所述四轮微电脑鼠的右转冲刺示意图;
[0055]图10为本发明所述四轮微电脑鼠的左转冲刺示意图;
[0056]图11为本发明所述四轮微电脑鼠运动时的楼梯形迷宫结构图;
[0057]图12为本发明所述四轮微电脑鼠沿着楼梯形迷宫进行连转冲刺的路径示意图;
[0058]图13为本发明所述四轮微电脑鼠沿着楼梯形迷宫进行连转冲刺的参数示意图;
[0059]图14为本发明所述四轮微电脑鼠运动时的M形迷宫结构图;
[0060]图15为本发明所述四轮微电脑鼠沿着M形迷宫进行连转冲刺的路径示意图;
[0061]图16为本发明所述四轮微电脑鼠沿着M形迷宫进行连转冲刺的参数示意图。
[0062]附图中各部件的标记如下:1、壳体,2、前轮或后轮,S1、第一蔽障传感器,S2、第二蔽障传感器,S3、第三蔽障传感器,S4、第四蔽障传感器,S5、第五蔽障传感器,S6、第六蔽障传感器,S7、光电补偿传感器,S8、电压传感器。
具体实施方式
[0063]下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范围。
[0064]请参阅图1至图16,本发明实施例包括:
[0065] —种基于双核四轮高速微电脑鼠连转冲刺伺服系统,包括双核控制中心电路、电源电路和四个运动控制单元,所述电源电路包括锂离子电池,所述电源电路与所述双核控制中心电路电性连接,所述双核控制中心电路包括ARM处理器和LM629处理器,所述ARM处理器与LM629处理器之间通过数据线和控制线连接以传输控制信号和数据信号,所述LM629处理器分别与每一个所述运动控制单元电性连接,每一个所述运动控制单元均包括运动驱动电路和电机,所述运动驱动电路连接在所述LM629处理器和所述电机之间,所述电机为高速永磁直流电机。
[0066] ARM9处理器米用 R I SC ( Reduce Instruct1n Computer,精简指令集计算机)结构,具有寄存器多、寻址方式简单、批量传输数据、使用地址自动增减等特点。新一代的ARM9处理器,通过全新的设计,采用了更多的晶体管,能够达到两倍以上于ARM7处理器的处理能力,这种处理能力的提高是通过增加时钟频率和减少指令执行周期实现的。
[0067] LM629是Nat1nal semiconductor生产的一款用于精密运动控制的专用芯片,有24脚和28脚二种表面安装式封装,在一个芯片内集成了数字式运动控制的全部功能,使得设计一个快速、准确的运动控制系统的任务变得轻松、容易。
[0068] 其中,所述每一个所述电机上进一步设置光电编码器和电流传感器,所述光电编码器和电流传感器分别与所述LM629处理器电性连接。
[0069] 所述连转冲刺伺服系统进一步包括光电补偿传感器S7、电压传感器S8、两个陀螺仪和至少六个蔽障传感器,所述光电补偿传感器S7、每一个所述陀螺仪和每一个所述蔽障传感器分别与所述双核控制中心电路电性连接。所述蔽障传感器为红外线传感器,所述红外线传感器包括红外线发射器0PE5594A和红外线接收器TSL262。
[0070]本发明还提供一种四轮微电脑鼠,包括所述的连转冲刺伺服系统,所述四轮微电脑鼠进一步包括壳体1、两个前轮2和两个后轮2,所述壳体I内部设置所述连转冲刺伺服系统,所述壳体I的两侧分别设置一个前轮2和一个后轮2,所述壳体I包括前端和后端,壳体I的前端靠近前轮2,壳体I的后端靠近后轮2,两个所述前轮2的中心之间的连线与两个所述后轮2的中心之间的连线平行。将控制前轮2的电机编号为R、Z,将控制后轮2的电机编号为Χ、Υ0
[0071 ]所述蔽障传感器的数量为六个,其中,第一蔽障传感器SI和第六蔽障传感器S6设置在壳体I的两侧且紧邻所述四轮微电脑鼠的前轮2,第一蔽障传感器SI和第六蔽障传感器S6的信号发射方向与所述四轮微电脑鼠的运动方向相同,第二蔽障传感器S2和第五蔽障传感器S5设置在壳体I的前端,第二蔽障传感器S2和第五蔽障传感器S5的信号发射方向相反且垂直于所述四轮微电脑鼠的运动方向,第三蔽障传感器S3位于第一蔽障传感器SI和第二蔽障传感器S2之间,第四蔽障传感器S4位于第五蔽障传感器S5和第六蔽障传感器S6之间,第三蔽障传感器S3和第四蔽障传感器S4的信号发射方向关于所述四轮微电脑鼠的运动方向对称且与所述四轮微电脑鼠的运动方向成45°夹角。
[0072 ]本发明还提供一种所述四轮微电脑鼠的控制方法,包括上位机控制模块和运动控制模块,所述上位机控制模块包括迷宫读取模块、坐标定位模块和在线输出模块,所述运动控制模块包括数据存储模块,输入输出模块和LM629控制模块,所述LM629控制模块包括直线冲刺模块、右转冲刺模块、左转冲刺模块、S曲线冲刺模块和U曲线冲刺模块。在本实施例中,所述直线冲刺模块、右转冲刺模块、左转冲刺模块、S曲线冲刺模块和U曲线冲刺模块依次编号为子程序1、子程序2、子程序3、子程序4、子程序5。
[0073]所述四轮微电脑鼠的运动场地为迷宫,所述迷宫平均分为若干带坐标值的方格,当所述四轮微电脑鼠前方的迷宫路径为大于等于两个方格的直线路径时,所述直线冲刺模块工作;当所述四轮微电脑鼠的正前方和左边有挡墙而右边无挡墙时,所述右转冲刺模块工作;当所述四轮微电脑鼠的正前方和右边有挡墙而左边无挡墙时,所述左转冲刺模块;当所述四轮微电脑鼠前方的迷宫路径为楼梯形时,所述S曲线冲刺模块工作;当所述四轮微电脑鼠前方的迷宫路径为“Μ”形时,所述U曲线冲刺模块工作。
[0074]所述四轮微电脑鼠包括探索冲刺和直接冲刺两种冲刺模式,所述直接冲刺模式进一步包括定速冲刺模式和不定速冲刺模式;在所述探索冲刺模式下,所述四轮微电脑鼠自动搜索完成迷宫探索到达终点后再返回起点,最后调取探索过程中获取的迷宫信息快速冲刺到终点;在直接冲刺模式下,所述四轮微电脑鼠直接调取历史迷宫信息快速冲刺到终点。
[0075]在具体应用时,本发明开发时米用S3C2440A作为开发板核心,所述电脑鼠基本实现全贴片元器件材料,实现了单板控制,不仅节省了控制板占用空间,而且有利于体积和重量的减轻,有利于提高微电脑鼠伺服系统的稳定性和动态性能。
[0076]本发明为克服单一单片机不能满足微电脑鼠快速冲刺时稳定性的要求,舍弃了国产微电脑鼠所采用的单一单片机工作模式,在吸收国外先进控制思想的前提下,自主研发了基于ARM9(S3C2440A)+LM629的全新控制模式。控制板以LM629为处理核心来产生四轴伺服系统P丽波,LM629通过数据线和控制线与ARM9(S3C2440A) 口相连,ARM9(S3C2440A)向LM629发送或者从LM629中读取位置、速度、加速度等数值,并设定PID参数,增量式光电编码器提供闭环控制所需要的反馈信号,LM629输出P丽波和方向信号。LM629把S3C2440A从复杂的工作当中解脱出来,实现部分的信号处理算法和LM629的控制逻辑,并响应中断,实现数据通信和存储实时信号。
[0077]对于本文设计的双核控制器,把微电脑鼠放在迷宫起始点,在电源打开状态下,微电脑鼠先进入自锁状态,然后ARM9(S3C2440A)会根据按键信息重新搜索并优化迷宫或者是自动调取存储的迷宫信息并计算出冲刺路径,微电脑鼠靠前方、左右侧面蔽障传感器根据实际导航环境传输参数给双核控制器中的ARM9(S3C2440A),ARM9(S3C2440A)把这些环境参数转化为微电脑鼠运动的位置、速度和加速度参数指令,然后与LM629通讯,然后由LM629结合光电编码器和电流传感器的反馈,其内部伺服位置调节器会生成四轴独立电机的PWM波,并把处理数据通讯给ARM9(S3C2440A),由ARM9(S3C2440A)继续处理后续的运行状态。
[0078]本发明的工作原理为:
[0079] I)在微电脑鼠打开电源瞬间,系统将会按照图8的方式完成冲刺,首先系统要完成初始化,然后等待按键信息,未接到按键信息命令之前,它一般会在起点坐标(0,0)等待控制器发出的冲刺命令,根据按键信息,本发明有多种冲刺方法:如果按下的是START (启动)键,说明系统要放弃以前的迷宫信息先进行搜索,然后搜索完成后生成优化的冲刺迷宫信息,微电脑鼠进入自动多次冲刺阶段;如果按下的是RESET(复位HSTRAT(启动)键,说明系统要调出已经探索后的最优迷宫,然后沿着起点开始快速向终点(7,7)、(7,8)、(8,7)、(8,8)冲刺;如果按下的是RESET(复位HSTRAT(启动HSPEED(速度)键,说明系统要调出已经探索后的最优迷宫,然后沿着起点以设定的冲刺速度开始快速向终点(7,7 )、( 7,8 )、( 8,7 )、(8,8)冲刺。
[0080] 2)微电脑鼠放在起点坐标(O,O),接到任务后为了防止放错冲刺方向,其前方的第一蔽障传感器S1、第六蔽障传感器S6和会对前方的环境进行判断,确定有没有挡墙进入运动范围,如存在挡墙将向ARM9 (S3C2440A)发出中断请求,ARM9 (S3C2440A)会对中断做第一时间响应,然后禁止控制前后左右四轮的LM629工作,封锁微电脑鼠的电机X、电机Y、电机Z和电机R的HVM驱动信号,使其静止在原地,然后二次判断迷宫确定前方信息,防止信息误判;如果没有挡墙进入前方的运动范围,微电脑鼠将开启复位电路,调取正常的迷宫信息,准备进行正常的冲刺。
[0081 ] 3)在微电脑启动冲刺瞬间,所有蔽障传感器(六个独立的红外发射管0PE5594A发出的红外光经接收器TSL262接受后转化为周围迷宫的信息)判断周围的环境并送给ARM9(S3C2440A),然后由ARM9(S3C2440A)根据冲刺迷宫信息生成速度-时间运动梯形图的指令给定值,这个梯形包含的面积就是微电脑鼠两个电机X、电机Y、电机Z和电机R要运行的距离
SI。然后ARM9(S3C2440A)使能四轴LM629,与LM629通讯,由LM629根据这些参数结合光电编码器和电流传感器的反馈生成驱动四轴直流电机的PWM波。PffM波经驱动桥后驱动四个独立电机,完成整个加速过程直到达到冲刺设定速度,并把处理数据通讯给ARM9(S3C2440A),由ARM9(S3C2440A)继续处理后续的运行状态。
[0082] 4)在微电脑鼠沿着Y轴向前快速冲刺过程中如果迷宫信息中显示前方有Z格直线坐标下没有挡墙进入前方的运动范围,系统将进入冲刺子程序I,微电脑鼠将存储其现在的坐标(Χ,γ),并把向前运动Z格的位置参数传输给ARM9(S3C2440A),然后ARM9(S3C2440A)把此参数按照各种冲刺条件不同的要求转化为速度参数以及加速度参数并使能后驱的两片LM629,然后把设定指令值传输给控制左右轮的LM629,LM629内部的梯形运动发生器会根据这些参数并结合光电编码器和电流传感器的反馈生成驱动左右轮的PWM波形,控制左右轮的电机X和电机Y向前运动快速,并时刻记录在迷宫移动的具体距离S。如果在快速冲刺运动过程中,出现打滑或者是灰尘较多的状况时,ARM9(S3C2440A)会使能前驱的两片LM629,ARM9 (S3C2440A)把剩余的距离转化为新的参考指令值传输给控制前后左右四轮的LM629,LM629内部的梯形运动发生器会根据这些参数结合光电编码盘和电流传感器的反馈生成驱动前后左右四轮的PWM波形,经驱动桥控制前后左右轮的电机X、电机Y、电机Z和电机R向前运动,当到达设定目标时,将更新其坐标为(X,Y+Z),在其向前运动过程到达既定目标时,在丫+2〈15的前提下,判断其坐标是不是(7,7)、(7,8)、(8,7)、(8,8)其中的一个,如果不是将继续更新其坐标,如果是的话通知控制器已经冲刺到目标,然后置返航探索标志为I,冲刺标志为O,微电脑鼠准备冲刺后的二次返程探索,去搜寻更优的迷宫路径。
[0083] 5)在微电脑鼠沿着Y轴反向快速冲刺过程中如果迷宫信息中显示前方有Z格直线坐标下没有挡墙进入前方的运动范围,系统将进入冲刺子程序I,微电脑鼠将存储其现在的坐标(X,Y),并把反向运动Z格的位置参数传输给ARM9(S3C2440A),然后ARM9(S3C2440A)把此参数按照各种冲刺条件不同的要求转化为速度参数以及加速度参数并使能后驱的两片LM629,然后把设定指令值传输给控制左右轮的LM629,LM629内部的梯形运动发生器会根据这些参数并结合光电编码器和电流传感器的反馈生成驱动左右轮的PWM波形,控制左右轮的电机X和电机Y向前运动快速,并时刻记录在迷宫移动的具体距离S。如果在快速冲刺运动过程中,出现打滑或者是灰尘较多的状况时,ARM9(S3C2440A)会使能前驱的两片LM629,ARM9 (S3C2440A)把剩余的距离转化为新的参考指令值传输给控制前后左右四轮的LM629,LM629内部的梯形运动发生器会根据这些参数结合光电编码盘的反馈生成驱动前后左右四轮的PWM波形和方向,经驱动桥控制前后左右轮的电机X、电机Y、电机Z和电机R向前运动,当到达设定目标时,将更新其坐标为(X,Y-Z),在其向前运动过程到达既定目标时,在Υ-Ζ>0的前提下,判断其坐标是不是(7,7)、(7,8)、(8,7)、(8,8)其中的一个,如果不是将继续更新其坐标,如果是的话通知控制器已经冲刺到目标,然后置返航探索标志为I,冲刺标志为0,微电脑鼠准备冲刺后的二次返程探索,去搜寻更优的迷宫路径。
[0084] 6)在微电脑鼠沿着Y轴向前运动过程中如果有迷宫挡墙进入前方的运动范围,并且此时迷宫信息中左方有挡墙时,系统将进入冲刺子程序2,微电脑鼠将存储此时坐标(X,Y),然后进入图9所示的曲线运动轨迹,在右冲刺转弯时,ARM9(S3C2440A)首先把行走直线很短的距离Leading按照各种冲刺条件不同的要求转化为速度参数以及加速度参数然后使能前后左右的四片LM629,然后把此设定指令值传输给控制前后左右轮的LM629,LM629内部的梯形运动发生器会根据这些参数并结合光电编码器和电流传感器的反馈生成驱动前后左右轮的PWM波形和方向,控制电机X、电机Y、电机Z和电机R向前快速运动;当到达既定目标时,传感器参考值R90_FrontWal IRef开始工作,防止外界干扰开始做误差补偿。误差补偿结束后,ARM9(S3C2440A)把行走的曲线轨迹R_Arc0PR_Arc3按照各种冲刺条件不同的要求转化为后驱和前驱的四片LM629的速度参数以及加速度参数指令值,LM629内部的梯形运动发生器会根据这些参数并结合光电编码器和电流传感器的反馈生成驱动前驱和后驱四轴电机的PWM波形,然后控制前后左右四轮工作;当到达既定目标后,ARM9(S3C2440A)把行走的曲线轨迹1?_六^2和1?_4^4按照各种冲刺条件不同的要求转化为后驱和前驱的四片LM629的速度参数以及加速度参数指令值,LM629内部的梯形运动发生器会根据这些参数并结合光电编码器和电流传感器的反馈生成驱动前驱和后驱四轴电机的PWM波形,然后控制前后左右四轮工作;当到达既定目标后,陀螺仪要保证微电脑鼠已经右转90度,然后控制器把直线行走很短的距离Passing按照各种冲刺条件不同的要求转化为速度参数以及加速度参数然后使能前后左右的四片LM629,然后把此设定指令值传输给控制前后左右轮的LM629,LM629内部的梯形运动发生器会根据这些参数并结合光电编码器和电流传感器的反馈生成驱动前后左右轮的PWM波形,控制电机X、电机Y、电机Z和电机R向前快速运动,当到达既定目标后完成整个右转弯的轨迹曲线运动。此时将更新其坐标为(X+l,Y),在X+l〈15的前提下,判断其坐标是不是(7,7)、(7,8)、(8,7)、(8,8)其中的一个,如果不是将继续更新其坐标,如果是的话通知控制器已经冲刺到目标,然后置返航探索标志为I,冲刺标志为O,微电脑鼠准备冲刺后的二次返程探索,去搜寻更优的迷宫路径。
[0085] 7)在微电脑鼠沿着Y轴向前运动过程中如果有迷宫挡墙进入前方的运动范围,并且此时迷宫信息中右方有挡墙时,系统将进入冲刺子程序3,微电脑鼠将存储此时坐标(X,Y),然后进入图9所示的曲线运动轨迹,在左冲刺转弯时,ARM9(S3C2440A)首先把行走直线很短的距离Leading按照各种冲刺条件不同的要求转化为速度参数以及加速度参数然后使能前后左右的四片LM629,然后把此设定指令值传输给控制前后左右轮的LM629,LM629内部的梯形运动发生器会根据这些参数并结合光电编码器和电流传感器的反馈生成驱动前后左右轮的PWM波形,控制电机X、电机Y、电机Z和电机R向前快速运动;当到达既定目标时,传感器参考值L90_FrontWallRef开始工作,防止外界干扰开始做误差补偿。误差补偿结束后,ARM9(S3C2440A)把行走的曲线轨迹L_Arc0PL_Arc3按照各种冲刺条件不同的要求转化为后驱和前驱的四片LM629的速度参数以及加速度参数指令值,LM629内部的梯形运动发生器会根据这些参数并结合光电编码器和电流传感器的反馈生成驱动前驱和后驱四轴电机的PffM波形,然后控制前后左右四轮工作;当到达既定目标后,ARM9(S3C2440A)把行走的曲线轨迹按照各种冲刺条件不同的要求转化为后驱和前驱的四片LM629的速度参数以及加速度参数指令值,LM629内部的梯形运动发生器会根据这些参数并结合光电编码器和电流传感器的反馈生成驱动前驱和后驱四轴电机的PWM波形,然后控制前后左右四轮工作;当到达既定目标后,陀螺仪要保证微电脑鼠已经左转90度,控制器把直线行走很短的距离Passing按照各种冲刺条件不同的要求转化为速度参数以及加速度参数然后使能前后左右的四片LM629,然后把此设定指令值传输给控制前后左右轮的LM629,LM629内部的梯形运动发生器会根据这些参数并结合光电编码器和电流传感器的反馈生成驱动前后左右轮的PWM波形,控制电机X、电机Y、电机Z和电机R向前快速运动,当到达既定目标后完成整个左转弯的轨迹曲线运动。此时将更新其坐标为(Χ_1,Υ),在X-1>0的前提下,判断其坐标是不是(7,7)、(7,8)、(8,7)、(8,8)其中的一个,如果不是将继续更新其坐标,如果是的话通知控制器已经冲刺到目标,然后置返航探索标志为I,冲刺标志为0,微电脑鼠准备冲刺后的二次返程探索,去搜寻更优的迷宫路径。
[0086] 8)在微电脑鼠沿着X轴、Y轴向前运动过程中如果有类似图11的楼梯型迷宫挡墙进入前方的运动范围,系统将进入冲刺子程序4,微电脑鼠将存储此时坐标(X,Y),然后进入图
12、图13所示的曲线运动轨迹,在一次右冲刺转弯时,ARM9(S3C2440A)首先把行走直线很短的距离Leadingl按照不同的冲刺条件时间要求转化为速度参数以及加速度参数指令值,然后与LM6 29通讯,LM6 29结合电机X、电机Y、电机Z和电机R上的光电编码器和电流传感器的反馈生成控制四轮的PWM波,然后通过驱动桥控制前后左右四轮以相同的加速度和速度直线前进;当到达既定目标时,把此时的迷宫坐标更新为(X+1,Y),传感器参考值R90_FrontWallRef开始工作,防止外界干扰开始做误差补偿。误差补偿结束后,控制器会把曲线运动轨迹1?_六^1和1?_4^3按照不同的冲刺条件时间要求转化为速度参数以及加速度参数指令值,然后与LM629通讯,LM629结合电机X、电机Y、电机Z和电机R上的光电编码器和电流传感器的反馈生成控制左右轮的PWM波,然后通过驱动桥控制前后左右轮的速度以恒定的比值转弯;当到达既定目标后,控制器会把曲线运动轨迹1?_六^2和1?_4^4按照不同的冲刺条件时间要求转化为速度参数以及加速度参数指令值,然后与LM629通讯,LM629结合电机X、电机Y、电机Z和电机R上的光电编码器和电流传感器的反馈生成控制左右轮的PWM波,然后通过驱动桥控制前后左右轮的速度以恒定的比值转弯;当到达既定目标后,陀螺仪要保证微电脑鼠已经右转90度,控制器把直线行走很短的距离PaSSingl+Leading2,按照不同的冲刺条件时间要求转化为速度参数以及加速度参数指令值,然后与LM629通讯,LM629结合电机X、电机Y、电机Z和电机R上的光电编码器和电流传感器的反馈生成控制左右轮的PWM波,然后通过驱动桥控制前后左右轮以相同的加速度和速度前进,当第二蔽障传感器S2的值产生有高电平到低电平的跃变时,更新微电脑鼠坐标为(X+1,Y-1),微电脑鼠继续以当前的速度和加速前进,当到达既定目标时,传感器参考值L90_FrontWallRef开始工作,防止外界干扰开始做误差补偿。误差补偿结束后,控制器会把曲线运动轨迹按照不同的冲刺条件时间要求转化为速度参数以及加速度参数指令值,然后与LM629通讯,LM629结合电机X、电机Y、电机Z和电机R上的光电编码器和电流传感器的反馈生成控制左右轮的PWM波,然后通过驱动桥控制前后左右轮的速度以恒定的比值转弯;当到达既定目标后,控制器会把曲线运动轨迹1^^2和1^^4按照不同的冲刺条件时间要求转化为速度参数以及加速度参数指令值,然后与LM629通讯,LM629结合电机X、电机Y、电机Z和电机R上的光电编码器和电流传感器的反馈生成控制左右轮的PWM波,然后通过驱动桥控制前后左右轮的速度以恒定的比值转弯;当到达既定目标后,陀螺仪要保证微电脑鼠已经左转90度,控制器把直线行走很短的距离PaSSing2+Leading3按照不同的冲刺条件时间要求转化为速度参数以及加速度参数指令值,然后与LM629通讯,LM629结合电机X和电机Y上的光电编码器和电流传感器的反馈生成控制左右轮的PWM波,然后通过驱动桥控制左右轮以相同的加速度和速度前进,当第五蔽障传感器S5的值产生有高电平到低电平的跃变时,微电脑鼠完成一个楼梯的冲刺,更新微电脑鼠坐标为(Χ+2,Υ_1),依此类推,当微电脑鼠完成Z格楼梯迷宫冲刺时,在Z格的坐标为(Χ+Ζ,Υ-Ζ),冲出Z格楼梯迷宫的坐标为(Χ+Ζ+1,Υ-Ζ),在Χ+Ζ+1>0和Υ-Ζ>0的前提下,判断其坐标是不是(7,7)、(7,8)、(8,7)、(8,8)其中的一个,如果不是将继续更新其坐标,如果是的话通知控制器已经冲刺到目标,然后置返航探索标志为I,冲刺标志为0,微电脑鼠准备冲刺后的二次返程探索,去搜寻更优的迷宫路径。
[0087] 9)在微电脑鼠沿着X轴、Y轴向前运动过程中如果有类似图14的M型迷宫挡墙进入前方的运动范围,系统将进入冲刺子程序5,微电脑鼠将存储此时坐标(X,Y),然后进入图15、图16所示的曲线运动轨迹,在一次左冲刺转弯时,ARM9(S3C2440A)首先把行走直线很短的距离Leadingl按照不同的冲刺条件时间要求转化为速度参数以及加速度参数指令值,然后与LM629通讯,LM629然后结合电机X、电机Y、电机Z和电机R上的光电编码器和电流传感器的反馈生成控制前后左右四轮的PWM波,然后控制前后左右四轮以相同的加速度和速度直线前进;当到达既定目标时,把此时的迷宫坐标更新为(X+1,Y),传感器参考值L90_FrontWallRef开始工作,防止外界干扰开始做误差补偿。误差补偿结束后控制器会把曲线运动轨迹1^_4^1和1^4^3按照不同的冲刺条件时间要求转化为速度参数以及加速度参数指令值,然后与LM629通讯,LM629然后结合电机X、电机Y、电机Z和电机R上的光电编码器和电流传感器的反馈生成控制前后左右四轮的PWM波,然后控制四轮的速度以恒定的比值转弯;当到达既定目标后,控制器会把曲线运动轨迹1^^2和1^^4按照不同的冲刺条件时间要求转化为速度参数以及加速度参数指令值,然后与LM629通讯,LM629然后结合电机X、电机Y、电机Z和电机R上的光电编码器和电流传感器的反馈生成控制前后左右四轮的PWM波,然后控制四轮的速度以恒定的比值转弯;当到达既定目标后,陀螺仪要保证微电脑鼠已经左转90度,控制器把直线行走很短的距离Passingl+Leading2,按照不同的冲刺条件时间要求转化为速度参数以及加速度参数指令值,然后与LM629通讯,LM629然后结合电机X、电机Y、电机Z和电机R上的光电编码器和电流传感器的反馈生成控制前后左右四轮的PWM波,然后控制四轮以相同的加速度和速度前进,当第五蔽障传感器S5的值产生有高电平到低电平的跃变时,更新微电脑鼠坐标为(X+1,Y-1),微电脑鼠继续以当前的速度和加速前进,当到达既定目标时,传感器参考值R90_FrontWallRef开始工作,防止外界干扰开始做误差补偿。误差补偿结束后控制器会把曲线运动轨迹1?_六^1和1?_4^3按照不同的冲刺条件时间要求转化为速度参数以及加速度参数指令值,然后与LM629通讯,LM629然后结合电机X、电机Y、电机Z和电机R上的光电编码器和电流传感器的反馈生成控制前后左右四轮的PWM波,然后控制四轮的速度以恒定的比值转弯;当到达既定目标后,控制器会把曲线运动轨迹1?_八^2和1?_4^4按照不同的冲刺条件时间要求转化为速度参数以及加速度参数指令值,然后与LM629通讯,LM629然后结合电机X、电机Y、电机Z和电机R上的光电编码器和电流传感器的反馈生成控制前后左右四轮的PWM波,然后控制四轮的速度以恒定的比值转弯;当到达既定目标后,陀螺仪要保证微电脑鼠已经右转90度,控制器把直线行走很短的距离Passing2+Leading3按照不同的冲刺条件时间要求转化为速度参数以及加速度参数指令值,然后与LM6 29通讯,LM6 29然后结合电机X、电机Y、电机Z和电机R上的光电编码器和电流传感器的反馈生成控制前后左右四轮的PWM波,然后控制四轮以相同的加速度和速度前进,当第五蔽障传感器S5的值产生有高电平到低电平的跃变时,更新微电脑鼠坐标为(X+2,Y-1),微电脑鼠继续以当前的速度和加速前进,当到达既定目标时,传感器参考值R90_FrontWallRef开始工作,防止外界干扰开始做误差补偿。误差补偿结束后控制器会把曲线运动轨迹1?_々^1和R_Arc3按照不同的冲刺条件时间要求转化为速度参数以及加速度参数指令值,然后与LM6 29通讯,LM6 29然后结合电机X、电机Y、电机Z和电机R上的光电编码器和电流传感器的反馈生成控制前后左右四轮的PWM波,然后控制四轮的速度以恒定的比值转弯;当到达既定目标后,控制器会把曲线运动轨迹1^^2和1^^4按照不同的冲刺条件时间要求转化为速度参数以及加速度参数指令值,然后与LM629通讯,LM629然后结合电机X、电机Y、电机Z和电机R上的光电编码器和电流传感器的反馈生成控制前后左右四轮的PWM波,然后控制四轮的速度以恒定的比值转弯;当到达既定目标后,陀螺仪要保证微电脑鼠已经右转90度,控制器把直线行走很短的距离PaSSing3+Leading4按照不同的冲刺条件时间要求转化为速度参数以及加速度参数指令值,然后与LM629通讯,LM629然后结合电机X、电机Y、电机Z和电机R上的光电编码器和电流传感器的反馈生成控制前后左右四轮的PWM波,然后控制四轮以相同的加速度和速度前进,当传感器S2的值产生有高电平到低电平的跃变时,更新微电脑鼠坐标为(X+2,Y),微电脑鼠继续以当前的速度和加速前进,当到达既定目标时,传感器参考值L90_FrOntWallRef开始工作,防止外界干扰开始做误差补偿。误差补偿结束后控制器会把曲线运动轨迹按照不同的冲刺条件时间要求转化为速度参数以及加速度参数指令值,然后与LM629通讯,LM629然后结合电机X、电机Y、电机Z和电机R上的光电编码器和电流传感器的反馈生成控制前后左右四轮的P丽波,然后控制四轮的速度以恒定的比值转弯;当到达既定目标后,控制器会把曲线运动轨迹1^^2和1^代4按照不同的冲刺条件时间要求转化为速度参数以及加速度参数指令值,然后与LM629通讯,LM629然后结合电机X、电机Y、电机Z和电机R上的光电编码器和电流传感器的反馈生成控制前后左右四轮的P丽波,然后控制四轮的速度以恒定的比值转弯;当到达既定目标后,陀螺仪要保证微电脑鼠已经左转90度,控制器把直线行走很短的距离PaSSing4+Leading5按照不同的冲刺条件时间要求转化为速度参数以及加速度参数指令值,然后与LM629通讯,LM629然后结合电机X、电机Y、电机Z和电机R上的光电编码器和电流传感器的反馈生成控制前后左右四轮的PWM波,然后控制四轮以相同的加速度和速度前进,当传感器S5的值产生有高电平到低电平的跃变时,微电脑鼠完成一个山形的冲刺,更新微电脑鼠坐标为(X+3,Y),依次类推,微电脑鼠经过2个山形后,更新微电脑鼠坐标为(乂+2*2+1,¥),判断其坐标是不是(7,7)、(7,8)、(8,7)、(8,8)其中的一个,如果不是将继续更新其坐标,如果是的话通知控制器已经冲刺到目标,然后置返航探索标志为I,冲刺标志为0,微电脑鼠准备冲刺后的二次返程探索,去搜寻更优的迷宫路径。
[0088] 10)当微电脑鼠冲刺到达(7,7)、(7,8)、(8,7)、(8,8)后会准备冲刺后的返程探索以便搜寻更优的路径,控制器会调出其已经存储的迷宫信息,然后计算出可能存在的其它最佳路径,然后返程开始进入其中认为最优的一条。
[0089 ] 11)在微电脑鼠进入迷宫返程探索时,其导航的所有蔽障传感器S1、S2、S3、S4、S5、S6将工作,并把反射回来的光电信号送给ARM9(S3C2440A),经ARM9(S3C2440A)判断后送给LM629,由LM629运算后与ARM9(S3C2440A)进行通讯,然后由控制器送控制信号给导航的电机X、电机Y、电机Z和电机R进行确定:如果进入已经搜索的区域将进行快速前进,ARM9(S3C2440A)会加大控制电机的占空比,以快速通过已知区域,减少二次探索时间;如果是未知返回区域则采用正常速度搜索,并时刻更新其坐标(X,Y),并判断其坐标是不是(0,0),如果是的话置返航探索标志为0,微电脑鼠进入冲刺阶段,并置冲刺标志为I。
[0090] 12)为了能够实现微电脑鼠准确迷宫冲刺的坐标计算功能,微电脑鼠左右的传感器S2、S3和S4、S5会时刻对周围的迷宫挡墙和柱子进行探测,如果S2、S3或者S4、S5发现传感器信号发生了跃变,则说明微电脑鼠进入了迷宫挡墙和柱子的交接点,此时侧面传感器S2或者是S5会精确探测这一时刻,当再次出现跃变时,说明老鼠已经开始当前的迷宫格子,ARM9(S3C2440A)会根据微电脑鼠当前运行的距离进行计算并根据对传感器反馈信息进行补偿,本发明在高速直流电机X、电机Y、电机Z和电机R上加入了512线的光电编码器,由于精度较高,使得微电脑鼠的坐标计算不会出现错误,保证了微电脑鼠的快速冲刺时迷宫读取的准确性。
[0091] 13)为了能够减少光源对微电脑鼠冲刺的干扰,本发明加入了光电传感器S8,此传感器会在微电脑鼠冲刺阶段对周围的异常光源进行读取,并自动送给控制器做实时补偿,消除了外界光源对冲刺的干扰。
[0092] 14)在微电脑鼠冲刺过程中,ARM9 (S3C2440A)会对直流电机的转矩进行在线辨识,当电机的转矩收到外界干扰出现较大抖动时,控制器会利用电机力矩与电流的关系进行时候补偿,减少了电机转矩抖动对微电脑鼠快速冲刺的影响。
[0093] 15)如果微电脑鼠在冲刺过程中遇到地面打滑或者是读错迷宫信息时,经常会出现撞墙的现象,此时电机的电流将增大,当超过设定值时,LM629的中断命令LPES将会向ARM9 (S3C2440A)发出中断请求,此时ARM9 (S3C2440A)会立即控制四片LM629停止工作,立刻释放电机X、电机Y、电机Z和电机R,不仅减少有效地解决了堵转问题,而且也减少了对系统硬件的破坏。
[0094] 16)当微电脑完成整个冲刺过程到达(7,7)、(7,8)、(8,7)、(8,8),微电脑鼠会置探索标志为I,微电脑鼠返程探索回到起始点(O,O ),ARM9 (S3C2440A)将控制四片LM629的PWM波输出使得微电脑在起始点中心点停车,然后重新调整LM629的PWM波输出,使得两侧的电机:电机X、电机Z和电机Y、电机R以相反的方向运动,并在陀螺仪的控制下,原地旋转180度,然后停车I秒,二次调取迷宫信息,然后根据算法算出优化迷宫信息后的最优冲刺路径,然后置冲刺标志为I,系统进入二次快速冲刺阶段。然后按照冲刺----探索---冲刺,完成多次的冲刺,以达到快速冲刺的目的。
[0095]本发明的有益效果为:
[0096] (I)所述ARM处理器与LM629处理器分工合作,所述LM629处理器控制四个电机工作,简化系统控制,大大提高了运算速度,有效地防止了程序跑飞,抗干扰能力大大增强;
[0097] (2)所述双核控制中心电路实时监测锂离子电池的能量状态,避免了大电流的产生,且能够提示操作人员在电脑鼠冲刺前更换能量不足的电池,减少了电池对高速冲刺的误干扰;
[0098] (3)采用四轮驱动结构,提高了微电脑鼠冲刺时的稳定性和行驶能力;能够依据具体路况在两轮驱动和四轮驱动之间自动切换,提高了冲刺效率;在加速冲刺时,把动力平均分配到四个电机上,能够防止打滑,转弯时更稳定;
[0099] (4)所述陀螺仪能够检测电脑鼠的角位移信息和速度信息,实现了四轮微电脑鼠的速度大小和方向的独立控制,对微电脑鼠的连续旋转具有导航作用,有利于提高微电脑鼠冲刺时的稳定性和动态性能;
[0100] (5)所述ARM处理器对四个电机的转矩进行在线识别并利用电机转矩与电流的关系进行补偿,减少了电机转矩抖动对微电脑鼠快速冲刺的影响。
[0101] (6)设有数据存储模块,能够存储微电脑鼠已经探索的迷宫信息,便于优化二次冲刺的路径,减少冲刺时间;
[0102] (7)所述LM629控制模块依据不同的路径控制不同的冲刺模块工作,增强了冲刺的稳定性。
[0103]以上所述仅为本发明的实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换,或直接或间接运用在其它相关的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (5)

1.一种基于双核四轮高速微电脑鼠连转冲刺伺服系统,其特征在于,包括双核控制中心电路、电源电路和四个运动控制单元,所述电源电路包括锂离子电池,所述电源电路与所述双核控制中心电路电性连接,所述双核控制中心电路包括ARM处理器和LM629处理器,所述ARM处理器与LM629处理器之间通过数据线和控制线连接以传输控制信号和数据信号,所述LM629处理器分别与每一个所述运动控制单元电性连接,每一个所述运动控制单元均包括运动驱动电路和电机,所述运动驱动电路连接在所述LM629处理器和所述电机之间,所述电机为高速永磁直流电机,所述连转冲刺伺服系统进一步包括光电补偿传感器、电压传感器、两个陀螺仪和至少六个蔽障传感器,所述光电补偿传感器、每一个所述陀螺仪和每一个所述蔽障传感器分别与所述双核控制中心电路电性连接, 包括上位机控制模块和运动控制模块,所述上位机控制模块包括迷宫读取模块、坐标定位模块和在线输出模块,所述运动控制模块包括数据存储模块、输入输出模块和LM629控制模块,所述LM629控制模块包括直线冲刺模块、右转冲刺模块、左转冲刺模块、S曲线冲刺模块和U曲线冲刺模块, 所述基于双核四轮高速微电脑鼠连转冲刺伺服系统的工作方法包括: 包括有所述连转冲刺伺服系统的双核四轮高速微电脑鼠的运动场地为迷宫,所述迷宫平均分为若干带坐标值的方格,当所述双核四轮高速微电脑鼠前方的迷宫路径为大于等于两个方格的直线路径时,所述直线冲刺模块工作;当所述双核四轮高速微电脑鼠的正前方和左边有挡墙而右边无挡墙时,所述右转冲刺模块工作;当所述双核四轮高速微电脑鼠的正前方和右边有挡墙而左边无挡墙时,所述左转冲刺模块工作;当所述双核四轮高速微电脑鼠前方的迷宫路径为楼梯形时,所述S曲线冲刺模块工作;当所述双核四轮高速微电脑鼠前方的迷宫路径为“M”形时,所述U曲线冲刺模块工作, 所述双核四轮高速微电脑鼠包括探索冲刺和直接冲刺两种冲刺模式,所述直接冲刺模式进一步包括定速冲刺模式和不定速冲刺模式;在所述探索冲刺模式下,所述双核四轮高速微电脑鼠自动搜索完成迷宫探索到达终点后再返回起点,最后调取探索过程中获取的迷宫信息快速冲刺到终点;在直接冲刺模式下,所述双核四轮高速微电脑鼠直接调取历史迷宫信息快速冲刺到终点。
2.根据权利要求1所述的基于双核四轮高速微电脑鼠连转冲刺伺服系统,其特征在于,每一个所述电机上进一步设置光电编码器和电流传感器,所述光电编码器和电流传感器分别与所述LM629处理器电性连接。
3.根据权利要求1所述的基于双核四轮高速微电脑鼠连转冲刺伺服系统,其特征在于,所述蔽障传感器为红外线传感器,所述红外线传感器包括红外线发射器0PE5594A和红外线接收器TSL262。
4.一种双核四轮高速微电脑鼠,其特征在于,包括如权利要求1至3任一所述的连转冲刺伺服系统,所述双核四轮高速微电脑鼠进一步包括壳体、两个前轮和两个后轮,所述壳体内部设置所述连转冲刺伺服系统,所述壳体的两侧分别设置一个前轮和一个后轮,所述壳体包括前端和后端,壳体的前端靠近前轮,壳体的后端靠近后轮,两个所述前轮的中心之间的连线与两个所述后轮的中心之间的连线平行。
5.根据权利要求4所述的双核四轮高速微电脑鼠,其特征在于,所述蔽障传感器的数量为六个,其中,第一蔽障传感器和第六蔽障传感器设置在壳体的两侧且紧邻所述双核四轮高速微电脑鼠的前轮,第一蔽障传感器和第六蔽障传感器的信号发射方向与所述双核四轮高速微电脑鼠的运动方向相同,第二蔽障传感器和第五蔽障传感器设置在壳体的前端,第二蔽障传感器和第五蔽障传感器的信号发射方向相反且垂直于所述双核四轮高速微电脑鼠的运动方向,第三蔽障传感器位于第一蔽障传感器和第二蔽障传感器之间,第四蔽障传感器位于第五蔽障传感器和第六蔽障传感器之间,第三蔽障传感器和第四蔽障传感器的信号发射方向关于所述双核四轮高速微电脑鼠的运动方向对称且与所述双核四轮高速微电脑鼠的运动方向成45°夹角。
CN201310488962.1A 2013-10-18 2013-10-18 基于双核四轮高速微电脑鼠连转冲刺伺服系统 Active CN103529846B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310488962.1A CN103529846B (zh) 2013-10-18 2013-10-18 基于双核四轮高速微电脑鼠连转冲刺伺服系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310488962.1A CN103529846B (zh) 2013-10-18 2013-10-18 基于双核四轮高速微电脑鼠连转冲刺伺服系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103529846A CN103529846A (zh) 2014-01-22
CN103529846B true CN103529846B (zh) 2016-08-17

Family

ID=49931933

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310488962.1A Active CN103529846B (zh) 2013-10-18 2013-10-18 基于双核四轮高速微电脑鼠连转冲刺伺服系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103529846B (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106137606A (zh) * 2016-07-28 2016-11-23 江苏若博机器人科技有限公司 一种双核单轮驱动机器人电动病床控制系统
CN106137604A (zh) * 2016-07-28 2016-11-23 江苏若博机器人科技有限公司 一种双核双轮驱动高速机器人电动病床控制器
CN106137620A (zh) * 2016-07-28 2016-11-23 江苏若博机器人科技有限公司 一种无线双核双轮自由升降机高速器人电动病床控制器
CN106137616A (zh) * 2016-07-28 2016-11-23 江苏若博机器人科技有限公司 一种无线三核三轮驱动自由升降机器人电动病床控制器
CN106074043A (zh) * 2016-07-28 2016-11-09 江苏若博机器人科技有限公司 一种双核双轮驱动自由升降高速机器人电动病床控制器

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62171011A (en) * 1986-01-23 1987-07-28 Casio Comput Co Ltd Control method for autonomic moving robot
CN1888995A (zh) * 2006-07-10 2007-01-03 北京工业大学 智能迷宫机器人
EP1832398A1 (en) * 2006-03-10 2007-09-12 Abb Research Ltd. A robot controller, a computer unit and a base module for a robot controller
CN101239466A (zh) * 2007-12-28 2008-08-13 北京工业大学 一种微型迷宫机器人
CN102841620A (zh) * 2012-09-21 2012-12-26 苏州工业园区职业技术学院 新型微电脑鼠快速冲刺自动控制系统
CN102841618A (zh) * 2012-09-21 2012-12-26 苏州工业园区职业技术学院 新型微电脑鼠快速探索自动控制系统
CN102866707A (zh) * 2012-09-21 2013-01-09 苏州工业园区职业技术学院 微电脑鼠全数字伺服控制系统

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62171011A (en) * 1986-01-23 1987-07-28 Casio Comput Co Ltd Control method for autonomic moving robot
EP1832398A1 (en) * 2006-03-10 2007-09-12 Abb Research Ltd. A robot controller, a computer unit and a base module for a robot controller
CN1888995A (zh) * 2006-07-10 2007-01-03 北京工业大学 智能迷宫机器人
CN101239466A (zh) * 2007-12-28 2008-08-13 北京工业大学 一种微型迷宫机器人
CN102841620A (zh) * 2012-09-21 2012-12-26 苏州工业园区职业技术学院 新型微电脑鼠快速冲刺自动控制系统
CN102841618A (zh) * 2012-09-21 2012-12-26 苏州工业园区职业技术学院 新型微电脑鼠快速探索自动控制系统
CN102866707A (zh) * 2012-09-21 2013-01-09 苏州工业园区职业技术学院 微电脑鼠全数字伺服控制系统

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
基于LPC1114的迷宫机器人的设计与实现;陆二磊等;《广西民族大学学报(自然科学版)》;20121215;第18卷(第4期);第52-55、68页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN103529846A (zh) 2014-01-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106926844B (zh) 一种基于实时环境信息的动态自动驾驶换道轨迹规划方法
Paromtchik et al. Motion generation and control for parking an autonomous vehicle
CN104163225B (zh) 电动自行车模拟力矩助力传感控制系统及实现方法
CN102340894B (zh) 基于无线传感器网络的遥控救援机器人系统及控制方法
Laugier et al. Sensor-based control architecture for a car-like vehicle
KR20090108509A (ko) 차량의 조향 방법 및 그 장치
CN101791800B (zh) 一种双轮差动式机器人运动控制方法
Hongo et al. An automatic guidance system of a self-controlled vehicle
CN103121451B (zh) 一种弯路换道轨迹的跟踪控制方法
JP2010228740A (ja) 走行経路生成装置、走行経路生成方法、及び運転操作支援装置
CN104597912A (zh) 一种六旋翼无人直升机跟踪飞行控制系统及方法
CN104216406A (zh) 一种四轮驱动全向底盘的控制装置及控制方法
JPS6397470A (en) Actual steering angle control device for vehicle
JP5973608B1 (ja) 無人作業車の制御装置
CN106054896A (zh) 一种智能导航机器人小车系统
CN205333083U (zh) 基于激光导航的agv小车
Engin et al. Path planning of line follower robot
CN101971116B (zh) 自动移动体及其控制方法、以及控制系统
CN201984157U (zh) 智能探测小车
Lapierre et al. Simulatneous path following and obstacle avoidance control of a unicycle-type robot
CN104181923A (zh) 一种基于直线控制器的智能车辆曲线跟踪方法
CN106184542B (zh) 一种无轮距车辆控制系统和控制方法
Mester Obstacle avoidance and velocity control of mobile robots
CN203609373U (zh) 带有矫正装置的自移动机器人
CN104914866A (zh) 基于拓扑点分类的巡检机器人全局路径规划方法及系统

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20160715

Address after: 211106, Jiangsu, Nanjing, Jiangning economic and Technological Development Zone, No. 19 Su source Avenue, Kowloon lake international enterprise headquarters park, block C4, first floor

Applicant after: Jiangsu Robobor Bobot Technology Co., Ltd.

Address before: 215123 Jiangsu Province, Suzhou City Industrial Park, Dushu Lake Higher Education area if the waterway No. 1

Applicant before: Suzhou Industrial Park Institute of Vocational Technology

C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant