CN203535479U - 一种基于双核四轮微电脑鼠快速冲刺控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于双核四轮微电脑鼠快速冲刺控制器，包括：电源装置、检测电压模块、低压报警装置、调取迷宫最佳信息模块、传感器、伺服调节控制单元、控制器和电机；所述传感器设置为6个，所述控制器包含有：第一驱动单元、第二驱动单元、第三驱动单元和第四驱动单元，所述电机包含有第一电机、第二电机、第三电机和第四电机；所述检测电压模块与电源装置和低压报警装置电性连接；电源装置与所述调取迷宫最佳信息模块、传感器、伺服调节控制单元、控制器和电机电性连接；所述调取迷宫最佳信息模块通过传感器与所述伺服调节控制单元电性连接。通过上述方式，本实用新型能够提供一种用于微电脑鼠快速冲刺的控制器，能够在比赛中利用双缓冲结构的处理器，实现一种微电脑鼠的快速返回冲刺。

Description

一种基于双核四轮微电脑鼠快速冲刺控制器

技术领域

本实用新型涉及一种微电脑鼠冲刺控制器，特别是涉及一种基于双核四轮微电脑鼠快速冲刺控制器。 

背景技术

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，在国外已经竞赛了将近30年，由其原理可以转化为多种实际的工业机器人，近几年内才引进国内，并逐渐成为一个新兴的竞赛项目。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。一只优秀的微电脑鼠必须具备良好的感知能力，有良好的行走能力，优秀的智能算法，一只完整的微电脑鼠在大体分为以下几个部分： 

（1）传感器：传感器是微电脑鼠的眼睛，是微电脑鼠准确获取外部环境信息的依据，然后把外界信息输送到微处理器进行各种条件判断。

（2）电机：执行电机是微电脑鼠的动力源，它根据微处理器的指令来执行微电脑鼠在迷宫中行走时的相关动作。 

（3）算法：算法是微电脑鼠的灵魂。微电脑鼠必须采用一定的智能算法才能找到终点，才能找到一条最短的路径，在最短的时间内到达终点。 

（4）微处理器：微处理器是微电脑鼠的核心部分，是微电脑鼠的大脑。微电脑鼠所有的信息，包括墙壁信息，位置信息，角度信息和电机状态信息等都需要经过微处理器处理并做出相应的判断。 

电脑鼠结合了多学科知识，电脑鼠走迷宫技术的开展可以培养大批相关领域的人才，进而促进相关领域的技术发展和产业化进程。但是微电脑鼠在迷宫探索过程中要时刻判断周围的环境，然后传输参数到控制器，由控制器反复控制其在迷宫的方格当中精确的加速和减速进行探索，稍不小心微电脑鼠就会撞到周围的迷宫挡墙，使得探索失败，因此，对以微电脑鼠单元来说基于单片机的探索过程是决定其冲刺胜败的关键，但是由于国内研发此机器人的单位较少，对国际规则读取水平较低，相对研发水平比较落后,长时间运行发现存在着很多安全问题，即： 

（1）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，使得微电脑鼠对周围迷宫的探索存在一定的误判。

（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，导致对位置的记忆出现错误。 

（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探索和冲刺。 

（4）由于采用比较低级的算法，在迷宫当中的探索一般都要花费4~5分钟的时间，这使得在真正的大赛中无法取胜。 

（5）由于微电脑鼠要频繁的刹车和启动，加重了单片机的工作量，单一的单片机无法满足微电脑鼠快速启动和停止的要求。 

（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比较庞大，无法满足快速探索的要求。 

（7）由于受周围环境不稳定因素干扰，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。 

（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又很难办到，使得微电脑鼠在直道上行驶的时候要来回的补偿，而且有的时候在迷宫当中摇摆幅度较大，特别是对于快速探索时。 

（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，当遇到掉电情况时所有的信息将消失，这使得整个探索过程要重新开始。 

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。。 

实用新型内容

本实用新型主要解决的技术问题是提供一种基于双核四轮微电脑鼠快速冲刺控制器，能够在原有的两轮微电脑鼠上实现一种基于ARM9+LM629的全新控制模式。运用两轴伺服控制单元，以 ARM9微处理器为控制核心，以 LM629作为伺服控制调节器数据处理核心，运用LM629产生PWM波实现微电脑鼠冲刺过程中两轴直流电机伺服系统数字信号的实时处理，实现微电脑鼠的快速冲刺。 

为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是：提供一种基于双核四轮微电脑鼠快速冲刺控制器，包括：电源装置、检测电压模块、低压报警装置、调取迷宫最佳信息模块、传感器、伺服调节控制单元、控制器和电机；所述传感器设置为6个，所述控制器包含有：第一驱动单元、第二驱动单元、第三驱动单元和第四驱动单元，所述电机包含有第一电机、第二电机、第三电机和第四电机；所述检测电压模块与电源装置和低压报警装置电性连接；电源装置与所述调取迷宫最佳信息模块、传感器、伺服调节控制单元、控制器和电机电性连接；所述调取迷宫最佳信息模块通过传感器与所述伺服调节控制单元电性连接 

在本实用新型一个较佳实施例中，所述伺服调节控制单元为四轴同步伺服调节控制单元，包括迷宫调取单元、运行控制单元和返程探索单元；所述迷宫调取单元与所述运行控制单元和返程探索单元电性连接；信号按迷宫调取单元、运行控制单元和返程探索单元的顺序依次传输

在本实用新型一个较佳实施例中，所述迷宫调取单元、运行控制单元和返程探索单元中包含有用于接收信号并控制信号传输的数据控制模块,用于接收数据控制模块发出信号并进行信号处理的数据处理模块和用于驱动微电脑鼠运动的四轮驱动、前置驱动和后置驱动，所述数据控制模块、数据处理模块和四轮驱动、前置驱动和后置驱动电性连接。

在本实用新型一个较佳实施例中，所述数据处理模块中包含有LM629处理器，所述LM629处理器中包含有PWM调节器，所述PWM调节器与数据控制模块和四轮驱动、前置驱动和后置驱动电性连接；所述数据控制模块进一步包含有补偿模块。 

在本实用新型一个较佳实施例中，所述迷宫调取单元还进一步包含有中断请求模块，所述传感器、中断请求模块、数据控制模块、数据处理模块与四轮驱动、前置驱动和后置驱动之间电性连接；所述迷宫调取单元还进一步包含有复位电路和迷宫信息调取模块，所述复位电路与所述传感器和迷宫信息调取模块电性连接。 

在本实用新型一个较佳实施例中，（1）所述运行控制单元进一步包含有坐标存储模块、曲线运动控制模块、最短直线距离参数转化模块；所述传感器与坐标存储模块、曲线运动控制模块和最短直线距离参数转化模块之间电性连接，所述曲线运动控制模块和最短直线距离参数转化模块与数据控制模块、数据处理模块与四轮驱动、前置驱动和后置驱动之间电性连接；所述传感器将信号传送至坐标存储模块进行存储，同时将信号传送至所述数据控制模块和数据处理模块；（2）所述运行控制单元进一步包含有目标模块和误差补偿模块，所述传感器和目标模块与误差补偿模块之间电性连接，信号从目标模块流向误差补偿模块之后通过数据控制模块和数据处理模块中的PWM波转化，然后再将控制信号传送至四轮驱动、前置驱动和后置驱动。 

在本实用新型一个较佳实施例中，所述返程探索单元中进一步包含有未知搜索区域模块和已知搜索区域模块，所述未知搜索区域模块和已知搜索区域模块与电机驱动和数据处理模块电性连接。 

在本实用新型一个较佳实施例中，所述四轮驱动、前置驱动和后置驱动内设置有光电传感器，所述光电传感器与控制器电性连接。 

本实用新型的有益效果是：本实用新型本实用新型将控制微电脑鼠运动的电源装置与检测电压模块和调取迷宫信息模块电性相连接，能够及时的检测出低压的情况，及时对微电脑鼠进行数据存储和保护。利用传感器将伺服调节控制单元电性连接，同时将控制器和电机相连接，能够在及时有效地调取迷宫信息的同时对微电脑鼠进行实时控制，使微电脑鼠的运行更加精确，速度也更加快，全方位的实现快速冲刺。 

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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： 

图1是本实用新型一种基于双核四轮微电脑鼠快速冲刺控制器一较佳实施例的结构示意图；

图2为本实用新型一种基于双核四轮微电脑鼠快速冲刺控制器一较佳实施例的伺服控制调节单元框图；

图3为本实用新型一种基于双核四轮微电脑鼠快速冲刺控制器一较佳实施例的运动控制模块框图；

图4为本实用新型一种基于双核四轮微电脑鼠快速冲刺控制器一较佳实施例的微电脑鼠结构示意图；

图5为本实用新型一种基于双核四轮微电脑鼠快速冲刺控制器一较佳实施例的迷宫示意图；

图6为本实用新型一种基于双核四轮微电脑鼠快速冲刺控制器一较佳实施例的速度曲线图；

图7为本实用新型一种基于双核四轮微电脑鼠快速冲刺控制器一较佳实施例的右转冲刺示意图；

图8为本实用新型一种基于双核四轮微电脑鼠快速冲刺控制器一较佳实施例的左转冲刺意义图。

附图中各部件的标记如下： 1、前左控制电机； 2、前右控制电机；3、后左控制电机；4、前后右控制电机；5、传感器。 

具体实施方式

下面将对本实用新型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实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。 

请参阅图1、图2、图3和图4、，本实用新型实施例提供如下技术方案。 

在一个实施例中，一种基于双核四轮微电脑鼠快速冲刺控制器，包括：电源装置、检测电压模块、低压报警装置、调取迷宫最佳信息模块、传感器5、伺服调节控制单元、控制器和电机；所述传感器5设置为6个，分别为S1、S2、S3、S4、S5、S6；所述控制器包含有：第一驱动单元、第二驱动单元、第三驱动单元和第四驱动单元，所述电机包含有第一电机、第二电机、第三电机和第四电机；所述检测电压模块与电源装置和低压报警装置电性连接；电源装置与所述调取迷宫最佳信息模块、传感器5、伺服调节控制单元、控制器和电机电性连接；所述调取迷宫最佳信息模块通过传感器5与所述伺服调节控制单元电性连。 

区别于现有技术，在一个实施例中，优选地，所述伺服调节控制单元为四轴同步伺服调节控制单元，包括迷宫调取单元、运行控制单元和返程探索单元；所述迷宫调取单元与所述运行控制单元和返程探索单元电性连接；信号按迷宫调取单元、运行控制单元和返程探索单元的顺序依次传输。 

优选地，所述迷宫调取单元、运行控制单元和返程探索单元中包含有用于接收信号并控制信号传输的数据控制模块,用于接收数据控制模块发出信号并进行信号处理的数据处理模块和用于驱动微电脑鼠运动的四轮驱动、前置驱动和后置驱动，所述数据控制模块、数据处理模块和四轮驱动、前置驱动和后置驱动电性连接。 

优选地，所述数据控制模块中设置有ARM9芯片处理器，ARM9 芯片采用 R I SC ( Reduce Instruction 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。 

所述数据处理模块设置有LM629芯片，LM629是National 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、准确的运动控制单元的任务变得轻松、容易。 

优选地，所述数据处理模块中包含有LM629处理器，所述LM629处理器中包含有PWM调节器，所述PWM调节器与数据控制模块和四轮驱动、前置驱动和后置驱动电性连接；所述数据控制模块进一步包含有补偿模块。 

优选地，所述迷宫调取单元还进一步包含有中断请求模块，所述传感器5、中断请求模块、数据控制模块、数据处理模块与四轮驱动、前置驱动和后置驱动之间电性连接；所述迷宫调取单元还进一步包含有复位电路和迷宫信息调取模块，所述复位电路与所述传感器5和迷宫信息调取模块电性连接。 

优选地，所述运行控制单元进一步包含有坐标存储模块、曲线运动控制模块、最短直线距离参数转化模块；所述传感器5与坐标存储模块、曲线运动控制模块和最短直线距离参数转化模块之间电性连接，所述曲线运动控制模块和最短直线距离参数转化模块与数据控制模块、数据处理模块与四轮驱动、前置驱动和后置驱动之间电性连接；所述传感器5将信号传送至坐标存储模块进行存储，同时将信号传送至所述数据控制模块和数据处理模块； 

优选地，所述运行控制单元进一步包含有目标模块和误差补偿模块，所述传感器5和目标模块与误差补偿模块之间电性连接，信号从目标模块流向误差补偿模块之后通过数据控制模块和数据处理模块中的PWM波转化，然后再将控制信号传送至四轮驱动、前置驱动和后置驱动。

优选地，所述返程探索单元中进一步包含有未知搜索区域模块和已知搜索区域模块，所述未知搜索区域模块和已知搜索区域模块与电机驱动和数据处理模块电性连接。 

优选地，所述四轮驱动、前置驱动和后置驱动内设置有光电传感器，所述光电传感器与控制器电性连接。 

请参照图1、图2、图3、图4、图5、图6，图7和图8，为了能具体的描述微电脑鼠的快速冲刺运行状态，其具体的功能实现步骤如下。

微电脑鼠未接到冲刺命令之前，控制器利用检测电压模块对电池电源进行检测，如果低压将启动低压报警装置提示充电；如果电压正常在起点坐标（0，0）等待控制器发出的冲刺命令，并利用调去迷宫最佳信息模块调出已经探索后的最优迷宫路径，当接到冲刺命令后，会沿着起点开始快速向终点（7，7）、（7，8）、（8，7）、（8，8）冲刺。 

将微电脑鼠放在起点坐标（0，0），接到冲刺任务后为了防止放错冲刺方向，其前方的传感器5S1、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处理器发出中断请求，ARM9处理器会对中断做第一时间响应，发出中断请求，然后禁止控制前后左右四轮的LM629工作，封锁微电脑鼠的前左控制电机1、前右控制电机2、后左控制电机3和后右控制电机4的PWM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。 

在微电脑启动冲刺瞬间，传感器5S1、S2、S3、S4、S5、S6（六个独立的红外发射管OPE5594A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处理器。然后由ARM9处理器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前左控制电机1、前右控制电机2、后左控制电机3和后右控制电机4要运行的距离S1。然后ARM9处理器使能四轴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。PWM波经驱动桥后驱动四个电机进行运转，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处理器，由ARM9处理器继续处理后续的运行状态。 

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，微电脑鼠将存储其现在的坐标（X,Y）至坐标存储模块，并把向前运动Z格的位置参数传输给ARM9处理器，然后ARM9处理器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，控制左右轮的前左控制电机1和前右控制电机2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处理器 会使能前驱的两片LM629，ARM9处理器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前左控制电机1、前右控制电机2、后左控制电机3和后右控制电机4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Y+Z<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1，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。 

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，微电脑鼠将存储其现在的坐标（X,Y）至坐标存储模块，并把反向运动Z格的位置参数传输给ARM9处理器，然后ARM9处理器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，控制左右轮的前左控制电机1和前右控制电机2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处理器会使能前驱的两片LM629，ARM9处理器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前左控制电机1、前右控制电机2、后左控制电机3和后右控制电机4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Y-Z>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1，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。 

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，微电脑鼠将存储此时坐标（X,Y）至坐标存储模块，然后进入曲线运动轨迹。在右冲刺转弯时，ARM9处理器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，控制前左控制电机1、前右控制电机2、后左控制电机3和后右控制电机4向前快速运动。当到达既定目标时，传感器5参考值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， ARM9处理器把行走的曲线轨迹Arc1和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处理器把行走的曲线轨迹Arc2和Arc4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，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，控制前左控制电机1、前右控制电机2、后左控制电机3和后右控制电机4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+1,Y），在X+1<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1，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。 

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，微电脑鼠将存储此时坐标（X,Y），然后进入曲线运动轨迹，在左冲刺转弯时，ARM9处理器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，控制前左控制电机1、前右控制电机2、后左控制电机3和后右控制电机4向前快速运动。当到达既定目标时，传感器5参考值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处理器把行走的曲线轨迹Arc1和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处理器把行走的曲线轨迹Arc2和Arc4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，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，控制前左控制电机1、前右控制电机2、后左控制电机3和后右控制电机4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（X-1,Y），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1，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。 

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。 

在微电脑鼠进入迷宫返程探索时，其导航的传感器5S1、S2、S3、S4、S5、S6将工作。并把反射回来的光电信号送给ARM9处理器，经ARM9处理器判断后送给LM629，由LM629运算后与ARM9处理器进行通讯。然后由控制器送控制信号给导航的前左控制电机1、前右控制电机2、后左控制电机3和后右控制电机4进行确定：如果进入已经搜索的区域将进行快速前进，ARM9处理器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1。 

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5S2、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5S2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处理器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，本实用新型在高速直流前左控制电机1、前右控制电机2、后左控制电机3和后右控制电机4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。 

为了能够减少光源对微电脑鼠冲刺的干扰，本实用新型加入了光电传感器，此传感器5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。 

在微电脑鼠冲刺过程中，ARM9处理器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。 

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处理器发出中断请求，此时ARM9处理器会立即控制四片LM629停止工作，立刻释放前左控制电机1、前右控制电机2、后左控制电机3和后右控制电机4，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。 

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1，微电脑鼠返程探索回到起始点（0，0），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：前左控制电机1、后左控制电机3和前右控制电机2、后右控制电机4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1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1，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。 

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图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，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。 

Claims (8)

1.一种基于双核四轮微电脑鼠快速冲刺控制器，其特征在于，包括：电源装置、检测电压模块、低压报警装置、调取迷宫最佳信息模块、传感器、伺服调节控制单元、控制器和电机；所述传感器设置为6个，所述控制器包含有：第一驱动单元、第二驱动单元、第三驱动单元和第四驱动单元，所述电机包含有第一电机、第二电机、第三电机和第四电机；所述检测电压模块与电源装置和低压报警装置电性连接；电源装置与所述调取迷宫最佳信息模块、传感器、伺服调节控制单元、控制器和电机电性连接；所述调取迷宫最佳信息模块通过传感器与所述伺服调节控制单元电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于双核四轮微电脑鼠快速冲刺控制器，其特征在于，所述伺服调节控制单元为四轴同步伺服调节控制单元，包括迷宫调取单元、运行控制单元和返程探索单元；所述迷宫调取单元与所述运行控制单元和返程探索单元电性连接；信号按迷宫调取单元、运行控制单元和返程探索单元的顺序依次传输。

3.根据权利要求2所述的一种基于双核四轮微电脑鼠快速冲刺控制器，其特征在于，所述迷宫调取单元、运行控制单元和返程探索单元中包含有用于接收信号并控制信号传输的数据控制模块,用于接收数据控制模块发出信号并进行信号处理的数据处理模块和用于驱动微电脑鼠运动的四轮驱动、前置驱动和后置驱动，所述数据控制模块、数据处理模块和四轮驱动、前置驱动和后置驱动电性连接。

4.根据权利要求3所述的一种基于双核四轮微电脑鼠快速冲刺控制器，其特征在于，所述数据处理模块中包含有LM629处理器，所述LM629处理器中包含有PWM调节器，所述PWM调节器与数据控制模块和四轮驱动、前置驱动和后置驱动电性连接；所述数据控制模块进一步包含有补偿模块。

5.根据权利要求4所述的一种基于双核四轮微电脑鼠快速冲刺控制器，其特征在于，所述迷宫调取单元还进一步包含有中断请求模块，所述传感器、中断请求模块、数据控制模块、数据处理模块与四轮驱动、前置驱动和后置驱动之间电性连接；所述迷宫调取单元还进一步包含有复位电路和迷宫信息调取模块，所述复位电路与所述传感器和迷宫信息调取模块电性连接。

6.根据权利要求4所述的一种基于双核四轮微电脑鼠快速冲刺控制器，其特征在于，

（1）所述运行控制单元进一步包含有坐标存储模块、曲线运动控制模块、最短直线距离参数转化模块；所述传感器与坐标存储模块、曲线运动控制模块和最短直线距离参数转化模块之间电性连接，所述曲线运动控制模块和最短直线距离参数转化模块与数据控制模块、数据处理模块与四轮驱动、前置驱动和后置驱动之间电性连接；所述传感器将信号传送至坐标存储模块进行存储，同时将信号传送至所述数据控制模块和数据处理模块；

（2）所述运行控制单元进一步包含有目标模块和误差补偿模块，所述传感器和目标模块与误差补偿模块之间电性连接，信号从目标模块流向误差补偿模块之后通过数据控制模块和数据处理模块中的PWM波转化，然后再将控制信号传送至四轮驱动、前置驱动和后置驱动。

7.根据权利要求4所述的一种基于双核四轮微电脑鼠快速冲刺控制器，其特征在于，所述返程探索单元中进一步包含有未知搜索区域模块和已知搜索区域模块，所述未知搜索区域模块和已知搜索区域模块与电机驱动和数据处理模块电性连接。

8.根据权利要求3所述的一种基于双核四轮微电脑鼠快速冲刺控制器，其特征在于，所述四轮驱动、前置驱动和后置驱动内设置有光电传感器，所述光电传感器与控制器电性连接。

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