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吸塵機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

作者： 時(shí)間：2009-08-03 來源：網(wǎng)絡(luò) 收藏

引 言
隨著人口的老齡化和社會(huì)福利制度的完善，導(dǎo)致勞動(dòng)力成本的急劇上升，一些簡(jiǎn)單的重復(fù)性的體力勞動(dòng)為服務(wù)機(jī)器人提供了廣闊的市場(chǎng)。清潔機(jī)器人是服務(wù)機(jī)器人的一種，可以代替人進(jìn)行清掃房間、車間、墻壁等。提出一種應(yīng)用于室內(nèi)的移動(dòng)清潔機(jī)器人的設(shè)計(jì)方案。其具有實(shí)用價(jià)值。室內(nèi)清潔機(jī)器人的主要任務(wù)是能夠代替人進(jìn)行清掃工作，因此需要有一定的智能。清潔機(jī)器人應(yīng)該具備以下能力：能夠自我導(dǎo)航，檢測(cè)出墻壁，房間內(nèi)的障礙物并且能夠避開；能夠走遍房間的大部分空間，可以檢測(cè)出電池的電量并且能夠自主返回充電，同時(shí)要求外形比較緊湊，運(yùn)行穩(wěn)定，噪音小；要具有人性化的接口，便于操作和控制。結(jié)合清潔機(jī)器人主要功能探討其控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)。

本文引用地址：http://www.2s4d.com/article/163685.htm


1 測(cè)控系統(tǒng)及功能
為了使吸塵機(jī)器人運(yùn)動(dòng)更加流暢，防止出現(xiàn)卡死的現(xiàn)象，把吸塵機(jī)器人外觀設(shè)計(jì)成扁圓柱形的，扁圓形的設(shè)計(jì)可以使其自由進(jìn)入沙發(fā)、床和家具底下，把一些邊角都能夠清掃干凈。與地面平行的圓形底盤由三個(gè)輪子共同支撐，左右兩側(cè)的為驅(qū)動(dòng)輪，分別由兩個(gè)微型直流電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，前面的支撐輪為萬向輪。機(jī)器人的這種外形和車輪布局可使其方便地實(shí)現(xiàn)原地轉(zhuǎn)彎，大大提高了行走的靈巧性，這在空間范圍較小的地方更為突出。采用碰撞、超聲波和紅外傳感器組成多傳感器系統(tǒng)，在機(jī)器人的上方裝有紅外接收裝置；在機(jī)器人的底部邊緣．每隔45°裝有接近傳感器，用來檢測(cè)臺(tái)階，防止跌落；在機(jī)器人的前方裝有碰撞傳感器，前方和左右裝有超聲波傳感器，用來檢測(cè)周圍環(huán)境。機(jī)器人上裝有電源管理系統(tǒng)，如果電壓過低會(huì)停止清掃，并且去自動(dòng)充電。
1．1 微控制器
傳統(tǒng)的微處理器如51系列雖然開發(fā)周期短，成本低，但其實(shí)時(shí)性不好，難以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制算法；另外，增加的外圍電路數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換速度慢，使機(jī)器人的性能得不到充分的發(fā)揮。高速DSP的出現(xiàn)雖然使得系統(tǒng)模塊化和全數(shù)字化，但其開發(fā)成本高。與DSP具有同等性能的ARM微處理器資源豐富，具有很好的通用性，其主要技術(shù)優(yōu)點(diǎn)是高性能，低價(jià)格，低功耗，廣泛地應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，因此將ARM應(yīng)用于機(jī)器人控制系統(tǒng)不失為一種好的策略。LPC2210是飛利浦帶有一個(gè)支持實(shí)時(shí)仿真和跟蹤的ARM7TDMI-S微處理器，其采用3級(jí)流水線技術(shù)，能夠并行處理指令。由于具有非常小的尺寸和極低的功耗，多個(gè)32位定時(shí)器、PWM輸出和32個(gè)GPIO使它特別適用于工業(yè)控制和小型機(jī)器人系統(tǒng)，滿足了機(jī)器人對(duì)控制器運(yùn)算速度的要求。以LPC2210為核心。設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能穩(wěn)定的清潔機(jī)器人車體系統(tǒng)。
機(jī)器人控制系統(tǒng)主要完成的任務(wù)：接收傳感器和編碼器傳來的數(shù)據(jù)，綜合處理進(jìn)行清掃路徑規(guī)劃；驅(qū)動(dòng)左右輪前進(jìn)行走，控制清掃、吸塵機(jī)構(gòu)，完成各種底層控制動(dòng)作；設(shè)計(jì)合適的人機(jī)接口，在LCD上顯示機(jī)器人狀態(tài)和運(yùn)行時(shí)間。因此，機(jī)器人控制系統(tǒng)包括傳感器模塊，電機(jī)驅(qū)動(dòng)模

    
				
            
                
			
							
    
                
			            
    
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