一種基于雙核四輪微電腦鼠快速探索控制器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于雙核四輪微電腦鼠快速探索控制器,包括：電源裝置、硬件檢測模塊、信號檢測裝置、伺服調(diào)節(jié)控制單元、控制器和電機；所述控制器包含有第一驅動單元、第二驅動單元、第三驅動單元和第四驅動單元，所述電機包含有第一電機、第二電機、第三電機和第四電機；所述電源裝置與所述伺服調(diào)節(jié)控制單元、控制器和電機電性連接；所述信號檢測裝置發(fā)出檢測信號通過所述伺服調(diào)節(jié)控制單元傳送至所述控制器，通過控制器實現(xiàn)對電機的獨立、同步伺服驅動。通過上述方式，本實用新型能夠通過雙核處理器實現(xiàn)對四只直流電機的獨立伺服控制，把微電腦鼠從繁重的工作量中解脫出來，實現(xiàn)微電腦鼠的快速智能探索。
【專利說明】—種基于雙核四輪微電腦鼠快速探索控制器
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種探索控制器，特別是涉及一種基于雙核四輪微電腦鼠快速探索控制器。
【背景技術】
[0002]微電腦鼠是使用嵌入式微控制器、傳感器和機電運動部件構成的一種智能行走機器人，在國外已經(jīng)競賽了將近30年，由其原理可以轉化為多種實際的工業(yè)機器人，近幾年內(nèi)才引進國內(nèi)，并逐漸成為一個新興的競賽項目。微電腦鼠可以在不同“迷宮”中自動記憶和選擇路徑，采用相應的算法，快速地到達所設定的目的地。一只優(yōu)秀的微電腦鼠必須具備良好的感知能力，有良好的行走能力，優(yōu)秀的智能算法，一只完整的微電腦鼠在大體分為以下幾個部分:
[0003](I)傳感器:傳感器是微電腦鼠的眼睛，是微電腦鼠準確獲取外部環(huán)境信息的依據(jù)，然后把外界信息輸送到微處理器進行各種條件判斷。
[0004](2)電機:執(zhí)行電機是微電腦鼠的動力源，它根據(jù)微處理器的指令來執(zhí)行微電腦鼠在迷宮中行走時的相關動作。
[0005](3)算法:算法是微電腦鼠的靈魂。微電腦鼠必須采用一定的智能算法才能找到終點，才能找到一條最短的路徑，在最短的時間內(nèi)到達終點。
[0006](4)微處理器:微處理器是微電腦鼠的核心部分,是微電腦鼠的大腦。微電腦鼠所有的信息，包括墻壁信息，位置信息，角度信息和電機狀態(tài)信息等都需要經(jīng)過微處理器處理并做出相應的判斷。
[0007]電腦鼠結合了多學科知識，電腦鼠走迷宮技術的開展可以培養(yǎng)大批相關領域的人才，進而促進相關領域的技術發(fā)展和產(chǎn)業(yè)化進程。但是微電腦鼠在迷宮探索過程中要時刻判斷周圍的環(huán)境，然后傳輸參數(shù)到控制器，由控制器反復控制其在迷宮的方格當中精確的加速和減速進行探索，稍不小心微電腦鼠就會撞到周圍的迷宮擋墻，使得探索失敗，因此，對以微電腦鼠單元來說基于單片機的探索過程是決定其沖刺勝敗的關鍵，但是由于國內(nèi)研發(fā)此機器人的單位較少，對國際規(guī)則讀取水平較低，相對研發(fā)水平比較落后，長時間運行發(fā)現(xiàn)存在著很多安全問題，即:
[0008](I)作為微電腦鼠的眼睛采用的是超聲波或者是一般的紅外傳感器，使得微電腦鼠對周圍迷宮的探索存在一定的誤判。
[0009](2)作為微電腦鼠的執(zhí)行機構采用的是步進電機，經(jīng)常會遇到丟失脈沖的問題出現(xiàn)，導致對位置的記憶出現(xiàn)錯誤。
[0010](3)由于采用步進電機，使得機體發(fā)熱比較嚴重，不利于在大型復雜迷宮中探索和沖刺。
[0011](4)由于采用比較低級的算法，在迷宮當中的探索一般都要花費4至5分鐘的時間，這使得在真正的大賽中無法取勝。
[0012](5)由于微電腦鼠要頻繁的剎車和啟動，加重了單片機的工作量，單一的單片機無法滿足微電腦鼠快速啟動和停止的要求。
[0013](6)相對采用的都是一些體積比較大的插件元器件，使得微電腦鼠的體積比較龐大，無法滿足快速探索的要求。
[0014](7)由于受周圍環(huán)境不穩(wěn)定因素干擾，單片機控制器經(jīng)常會出現(xiàn)異常，引起微電腦鼠失控，抗干擾能力較差。
[0015](8)對于差速控制的微電腦鼠來說，一般要求其兩個電機的控制信號要同步，但是對于單一單片機來說又很難辦到，使得微電腦鼠在直道上行駛的時候要來回的補償，而且有的時候在迷宮當中搖擺幅度較大，特別是對于快速探索時。
[0016](9)由于受單片機容量和算法影響，微電腦鼠對迷宮的信息沒有存儲，當遇到掉電情況時所有的信息將消失，這使得整個探索過程要重新開始。
[0017]因此，需要對現(xiàn)有的基于單片機控制的微電腦鼠控制器進行重新設計。。
實用新型內(nèi)容
[0018]本實用新型主要解決的技術問題是提供一種基于雙核四輪微電腦鼠快速探索控制器，能夠。
[0019]為解決上述技術問題，本實用新型采用的一個技術方案是:提供一種基于雙核四輪微電腦鼠快速探索控制器，包括:電源裝置、硬件檢測模塊、信號檢測裝置、伺服調(diào)節(jié)控制單元、控制器和電機；所述控制器包含有第一驅動單元、第二驅動單元、第三驅動單元和第四驅動單元，所述電機包含有第一電機、第二電機、第三電機和第四電機；所述電源裝置與所述伺服調(diào)節(jié)控制單元、控制器和電機電性連接；所述信號檢測裝置發(fā)出檢測信號通過所述伺服調(diào)節(jié)控制單元傳送至所述控制器。
[0020]在本實用新型一個較佳實施例中，所述信號檢測裝置中包含有傳感器，所述傳感器設置為6個，所述第一電機、第二電機、第三電機和第四電機均采用直流電機。
[0021 ] 在本實用新型一個較佳實施例中，所述電源裝置包含有電池和低壓報警傳感器，所述電池和低壓報警傳感器電性連接，所述電池為鋰離子電池。
[0022]在本實用新型一個較佳實施例中，所述伺服調(diào)節(jié)控制單元為四軸同步軸伺服調(diào)節(jié)控制單元，包括任務驅動單元、運行控制單元和返程控制單元，所述任務驅動單元與所述運行控制單元和返程控制單元電性連接；信號按任務驅動單元、運行控制單元和返程控制單元的順序依次傳輸。
[0023]在本實用新型一個較佳實施例中，所述任務驅動單元、運行控制單元和返程控制單元中包含有用于接收信號并控制信號傳輸?shù)臄?shù)據(jù)控制模塊、用于接收數(shù)據(jù)控制模塊發(fā)出信號并進行信號處理的數(shù)據(jù)處理模塊和用于驅動微電腦鼠運動的前置驅動、后置驅動和四輪驅動，所述數(shù)據(jù)控制模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和前置驅動、后置驅動和四輪驅動電性連接。
[0024]在本實用新型一個較佳實施例中，所述數(shù)據(jù)處理模塊中包含有LM629處理器，所述LM629處理器中包含有PWM調(diào)節(jié)器，所述PWM調(diào)節(jié)器與數(shù)據(jù)控制模塊和前置驅動、后置驅動和四輪驅動電性連接；所述數(shù)據(jù)處理模塊中還進一步包含有PID控制器；所述數(shù)據(jù)控制模塊進一步包含有補償模塊。
[0025]在本實用新型一個較佳實施例中，所述任務驅動單元還進一步包含有中斷請求模塊，所述硬件檢測模塊、傳感器、中斷請求模塊、數(shù)據(jù)控制模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和前置驅動、后置驅動和四輪驅動模塊之間電性連接。
[0026]在本實用新型一個較佳實施例中，所述運行控制單元進一步包含有坐標存儲模塊、參數(shù)轉換模塊、位置存儲模塊、前置驅動模塊、四輪驅動模塊和旋轉模塊，所述傳感器、坐標存儲模塊、數(shù)據(jù)控制模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、前置驅動、后置驅動和四輪驅動之間電性連接，所述傳感器將探索信號傳送至坐標存儲模塊進行存儲，同時將信號傳送至所述數(shù)據(jù)控制模塊和數(shù)據(jù)處理模塊；所述位置存儲模塊和數(shù)據(jù)處理模塊電性連接。
[0027]在本實用新型一個較佳實施例中，所述返程控制單元中包含有對輸入終點坐標進行判斷的終點坐標判斷模塊和對返程最優(yōu)方程路線進行判斷的返程控制模塊。
[0028]在本實用新型一個較佳實施例中，所述坐標存儲模塊和位置存儲模塊中設置有保護單元。
[0029]本實用新型的有益效果是:本實用新型本實用新型將控制微電腦鼠運動的電源裝置與信號檢測裝置和伺服調(diào)節(jié)控制單元相連接，進行及時的供電。同時將四個控制器和四個直流電機相連接，能夠有效地對微電腦鼠進行控制，使微電腦鼠的運行得到更精確的控制。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0030]為了更清楚地說明本實用新型實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖，其中:
[0031]圖1是本實用新型一種基于雙核四輪微電腦鼠快速探索控制器一較佳實施例的結構示意圖。
[0032]圖2為本實用新型一種基于雙核四輪微電腦鼠快速探索控制器一較佳實施例的伺服控制調(diào)節(jié)單元框圖。
[0033]圖3為本實用新型一種基于雙核四輪微電腦鼠快速探索控制器一較佳實施例的微電腦鼠結構示意圖。
[0034]圖4為本實用新型一種基于雙核四輪微電腦鼠快速探索控制器一較佳實施例的迷宮示意圖。
[0035]圖5為本實用新型一種基于雙核四輪微電腦鼠快速探索控制器一較佳實施例的前進示意圖。
[0036]圖6為本實用新型一種基于雙核四輪微電腦鼠快速探索控制器一較佳實施例的后退不意圖。
[0037]圖7為本實用新型一種基于雙核四輪微電腦鼠快速探索控制器一較佳實施例的右進意義圖。
[0038]圖8為本實用新型一種基于雙核四輪微電腦鼠快速探索控制器一較佳實施例的左退不意圖。
[0039]圖9為本實用新型一種基于雙核四輪微電腦鼠快速探索控制器一較佳實施例的速度-時間運行梯形圖。
[0040]附圖中各部件的標記如下:1、前左控制電機；101、光電編碼器；2、前右控制電機；3、后左控制電機；4、后右控制電機；5、傳感器。
【具體實施方式】
[0041]下面將對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅是本實用新型的一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├绢I域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0042]請參閱圖1、圖2、圖3和圖4，本實用新型實施例提供如下技術方案。
[0043]在一個實施例中，一種基于雙核四輪微電腦鼠快速探索控制器，包括:電源裝置、硬件檢測模塊、信號檢測裝置、伺服調(diào)節(jié)控制單元、控制器和電機；所述控制器包含有第一驅動單元、第二驅動單元、第三驅動單元和第四驅動單元，所述電機包含有第一電機、第二電機、第三電機和第四電機；所述電源裝置與所述伺服調(diào)節(jié)控制單元、控制器和電機電性連接；所述信號檢測裝置發(fā)出檢測信號通過所述伺服調(diào)節(jié)控制單元傳送至所述控制器，通過第一驅動單元、第二驅動單元、第三驅動單元和第四驅動單元分別實現(xiàn)對第一電機、第二電機、第三電機和第四電機的獨立、同步伺服驅動。
[0044]區(qū)別于現(xiàn)有技術，在一個實施例中，優(yōu)選地，所述信號檢測裝置中包含有傳感器5，所述傳感器5優(yōu)選為6個,分別為S1、S2、S3、S4、S5、S6 ;所述第一電機、第二電機、第三電機和第四電機均采用直流電機。
[0045]所述電源裝置包含有電池和低壓報警傳感器，所述電池和低壓報警傳感器電性連接，所述電池為鋰離子電池，所述低壓報警傳感器在低壓時自動打開。
[0046]所述伺服調(diào)節(jié)控制單元為四軸軸伺服調(diào)節(jié)控制單元，包括任務驅動單元、運行控制單元和返程控制單元，所述任務驅動單元與所述運行控制單元和返程控制單元電性連接；信號按任務驅動單元、運行控制單元和返程控制單元的順序依次傳輸。
[0047]優(yōu)選地，所述任務驅動單元、運行控制單元和返程控制單元中包含有用于接收信號并控制信號傳輸?shù)臄?shù)據(jù)控制模塊、用于接收數(shù)據(jù)控制模塊發(fā)出信號并進行信號處理的數(shù)據(jù)處理模塊和用于驅動微電腦鼠運動的前置驅動、后置驅動和四輪驅動，所述數(shù)據(jù)控制模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和前置驅動、后置驅動和四輪驅動電性連接。
[0048]優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)處理模塊中包含有LM629處理器，所述LM629處理器中包含有PWM調(diào)節(jié)器，所述PWM調(diào)節(jié)器與數(shù)據(jù)控制模塊和前置驅動、后置驅動和四輪驅動電性連接，所述PWM調(diào)節(jié)器用于調(diào)制PWM波形；所述數(shù)據(jù)處理模塊中還進一步包含有PID控制器，所述PID控制器采用雙緩沖結構；所述數(shù)據(jù)控制模塊進一步包含有補償模塊，用于對電機轉矩的識別和處理。
[0049]優(yōu)選地，所述任務驅動單元還進一步包含有中斷請求模塊，所述硬件檢測模塊、傳感器、中斷請求模塊、數(shù)據(jù)控制模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和前置驅動、后置驅動和四輪驅動模塊之間電性連接，所述硬件檢測模塊檢測單元硬件正常后，發(fā)出探索命令，所述傳感器發(fā)出信號進行探索，信號依次流經(jīng)中斷請求模塊、數(shù)據(jù)控制模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和電驅動模塊。
[0050]優(yōu)選地，所述運行控制單元進一步包含有坐標存儲模塊、參數(shù)轉換模塊、位置存儲模塊、前置驅動模塊、四輪驅動模塊和旋轉模塊，所述傳感器、坐標存儲模塊、數(shù)據(jù)控制模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、前置驅動、后置驅動和四輪驅動之間電性連接，所述傳感器將探索信號傳送至坐標存儲模塊進行存儲，同時將信號傳送至所述數(shù)據(jù)控制模塊和數(shù)據(jù)處理模塊；所述位置存儲模塊和數(shù)據(jù)處理模塊電性連接，用于存儲信號數(shù)據(jù)。
[0051]優(yōu)選地，所述返程控制單元中包含有對輸入終點坐標進行判斷的終點坐標判斷模塊和對返程最優(yōu)方程路線進行判斷的返程控制模塊，所述返程控制模塊選擇最優(yōu)返程路線輸送至控制器。
[0052]優(yōu)選地，所述坐標存儲模塊和位置存儲模塊中設置有保護單元，所述保護單元對坐標存儲模塊和位置存儲模塊進行分段存儲和保護。
[0053]參照圖1、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6，圖7、圖8和圖9，為了能具體的描述微電腦鼠的運行狀態(tài)，其具體的功能實現(xiàn)步驟如下。
[0054]打開電源開關，硬件檢測模塊會對電源裝置、傳感器5等硬件進行檢測。確定單元硬件無異樣后，微電腦鼠未接到探索命令之前，在起點坐標(0，0)等待ARM9處理器發(fā)出的探索命令。啟動開關啟動后，微電腦鼠沿著起點開始向終點(7，7)、(7，8)、(8，7)、(8，8)探索。
[0055]微電腦鼠放在起點坐標(0，0)，接到任務后其前方的傳感器S1、S6和會對前方的環(huán)境進行判斷，確定有沒有擋墻進入運動范圍。如存在擋墻將向ARM9處理器向中斷請求模塊發(fā)出中斷請求，ARM9處理器會對中斷做第一時間響應，然后禁止控制前后左右四軸的LM629工作，封鎖微電腦鼠的前左控制電機1、前右控制電機2、后左控制電機3和后右控制電機4的PWM驅動信號，使其靜止在原地，然后二次判斷迷宮確定前方信息，防止信息誤判。
[0056]在微電腦探索啟動瞬間，傳感器31、52、53、54、55、56 (六個獨立的紅外發(fā)射管發(fā)出的紅外光經(jīng)接收器接受后轉化為周圍迷宮的信息)判斷周圍的環(huán)境并送給ARM9處理器，ARM9處理器把這些環(huán)境參數(shù)轉化為微電腦鼠前后左右四輪要運行速度-時間運動梯形圖和位置、速度和加速度指令值，這個梯形包含的面積就是微電腦鼠前左控制電機1、前右控制電機2、后左控制電機3和后右控制電機4要運行的距離SI。然后ARM9處理器使能四軸LM629，與LM629通訊，由LM629根據(jù)這些參數(shù)結合光電編碼器101和電流傳感器的反饋生成驅動四軸直流電機的PWM波與方向。PWM波經(jīng)驅動橋后驅動四個獨立電機，完成整個加速過程直到達到探索設定速度，并把處理數(shù)據(jù)通訊給ARM9處理器，由ARM9處理器繼續(xù)處理后續(xù)的運行狀態(tài)。
[0057]在微電腦鼠沿著Y軸向前運動，在任何一個方格的中心如果確定沒有迷宮擋墻進入前方的運動范圍。則微電腦鼠將存儲其坐標(X，Y)存儲于坐標存儲模塊，并把向前運動一格的位置參數(shù)傳輸給ARM9處理器，然后ARM9處理器會把此參數(shù)按照時間要求轉化為位置參數(shù)、速度參數(shù)以及加速度參數(shù)指令值，然后使能后驅的兩片LM629，把這些參考指令值傳輸給控制左右輪的LM629。LM629內(nèi)部的梯形運動發(fā)生器會根據(jù)這些參數(shù)結合光電編碼器101和電流傳感器的反饋生成驅動左右輪的PWM波形和方向，經(jīng)驅動橋控制左右輪的前左控制電機I和前右控制電機2向前運動，并記錄下時刻運動的距離S。
[0058]如果在探索運動過程中，出現(xiàn)打滑或者是灰塵較多的狀況時，ARM9處理器會使能前驅的兩片LM629，ARM9處理器把剩余的距離轉化為新的參考指令值傳輸給控制前后左右四輪的LM629。LM629內(nèi)部的梯形運動發(fā)生器會根據(jù)這些參數(shù)結合光電編碼器101和電流傳感器的反饋生成驅動前后左右四輪的PWM波形和方向。經(jīng)驅動橋控制前后左右輪的前左控制電機1、前右控制電機2、后左控制電機3和后右控制電機4向前運動，當?shù)竭_設定目標時，將更新其坐標為(X，Y+1)，在Y+1〈15的前提下，判斷其坐標是不是(7，7)、(7，8)、(8，7)、(8，8)其中的一個，如果不是將繼續(xù)更新其坐標，如果是的話通知控制器已經(jīng)搜索到目標，然后置返航探索標志為1，將位置存儲至位置存儲模塊，微電腦鼠準備返程探索。
[0059]在微電腦鼠沿著Y軸向前運動過程中如果有迷宮擋墻進入前方的運動范圍。并且此時左右的傳感器S2、S3、S4、S5判斷左右都有擋墻時，微電腦鼠將存儲此時坐標(X，Y)至坐標存儲模塊。根據(jù)傳感器SI和S6的反饋計算出向前運動停車的位置參數(shù)SI，并把向前運動停止的位置參數(shù)SI傳輸給ARM9處理器，然后ARM9處理器會把此參數(shù)按照時間要求轉化為位置參數(shù)、速度參數(shù)以及加速度參數(shù)傳輸并使能前驅的兩片LM629，單元進入四驅單元。LM629內(nèi)部的梯形運動發(fā)生器會根據(jù)這些參數(shù)結合光電編碼器101和電流傳感器的反饋生成驅動前后左右輪的PWM波形和方向，控制前后左右四輪的前左控制電機1、前右控制電機2、后左控制電機3和后右控制電機4停車。然后ARM9處理器驅動四片LM629使兩側的電機運動方向相反:前左控制電機I和后左控制電機3正轉，前右控制電機2和后右控制電機4反轉，微電腦鼠在旋轉模塊中陀螺儀的控制下原地調(diào)轉180度，然后沿著Y軸反向運動。
[0060]在其Y軸反向運動過程中，把向前運動一格的位置參數(shù)參數(shù)傳輸給ARM9處理器。然后ARM9處理器會把此參數(shù)按照時間要求轉化為速度參數(shù)以及加速度參數(shù)傳輸給控制前后左右四輪的LM629，LM629內(nèi)部的梯形運動發(fā)生器會根據(jù)這些參數(shù)結合光電編碼器101和電流傳感器的反饋生成驅動前后左右四輪的PWM波形，控制前后左右輪的前左控制電機1、前右控制電機2、后左控制電機3和后右控制電機4向Y軸反向運動。當達到設定探索速度時，ARM9處理器會禁止前驅的兩片LM629，單元進入兩驅單元，有后驅的前左控制電機I和前右控制電機2驅動微電腦鼠前進，當?shù)竭_設定目標時，將更新其坐標為(X，Y-1)，在確定Y-1>0的前提下，判斷其坐標是不是(7，7)、(7，8)、(8，7)、(8，8)其中的一個。如果不是將繼續(xù)更新其坐標，如果是的話通知控制器已經(jīng)搜索到目標，然后置返航探索標志為1，將位置存儲至位置存儲模塊，微電腦鼠準備返程探索。
[0061]在微電腦鼠沿著Y軸向前運動過程中如果有迷宮擋墻進入前方的運動范圍。并且此時左右的傳感器S2、S3、S4、S5判斷左方有擋墻時，微電腦鼠將存儲此時坐標(X，Y)，根據(jù)傳感器SI和S6的反饋計算出向前運動停止在迷宮方格中心的位置參數(shù)SI，并把向前運動停止的位置參數(shù)SI傳輸給ARM9處理器，然后ARM9處理器會把此參數(shù)按照時間要求轉化為位置參數(shù)、速度參數(shù)以及加速度參數(shù)傳輸并使能前驅的兩片LM629，單元進入四驅單元。LM629內(nèi)部的梯形運動發(fā)生器會根據(jù)這些參數(shù)結合光電編碼器101和電流傳感器的反饋生成驅動前后左右輪的PWM波形和方向，控制前后左右四輪的前左控制電機1、前右控制電機
2、后左控制電機3和后右控制電機4中心點停車；然后ARM9處理器驅動四片LM629使兩側的電機運動方向相反:前左控制電機I和后左控制電機3正轉，前右控制電機2和后右控制電機4反轉。微電腦鼠在旋轉模塊中陀螺儀的控制下原地向右調(diào)轉90度，然后沿著X軸正向運動，在其沿著X軸正向運動過程中。把向前運動一格的位置參數(shù)傳輸給ARM9處理器，然后ARM9處理器會把此參數(shù)按照探索時間要求轉化為速度參數(shù)以及加速度參數(shù)傳輸給控制前后左右四輪的LM629。LM629內(nèi)部的梯形運動發(fā)生器會根據(jù)這些參數(shù)生成驅動前后左右四輪的PWM波形，控制前后左右輪的前左控制電機1、前右控制電機2、后左控制電機3和后右控制電機4向X軸正向運動。當達到設定探索速度時，ARM9處理器會禁止前驅的兩片LM629，單元進入兩驅單元，有后驅的前左控制電機I和前右控制電機2驅動微電腦鼠前進。當?shù)竭_設定目標時，將更新其坐標為(X+1，Y)，在X+l〈15的前提下，判斷其坐標是不是(7，7)、(7，8)、(8，7)、(8，8)其中的一個，如果不是將繼續(xù)更新其坐標，如果是的話通知控制器已經(jīng)搜索到目標，將位置存儲至位置存儲模塊，然后置返航探索標志為1，微電腦鼠準備返程探索。
[0062]在微電腦鼠沿著Y軸向前運動過程中如果有迷宮擋墻進入前方的運動范圍，并且此時左右的傳感器S2、S3、S4、S5判斷右方有擋墻時，微電腦鼠將存儲此時坐標(X，Y)至坐標存儲模塊，根據(jù)傳感器SI和S6的反饋計算出向前運動停止在迷宮方格中心的位置參數(shù)SI，并把向前運動停止的位置參數(shù)SI傳輸給ARM9處理器，然后ARM9處理器會把此參數(shù)按照時間要求轉化為位置參數(shù)、速度參數(shù)以及加速度參數(shù)傳輸并使能前驅的兩片LM629，單元進入四驅單元。LM629內(nèi)部的梯形運動發(fā)生器會根據(jù)這些參數(shù)結合光電編碼器101和電流傳感器的反饋生成驅動前后左右輪的PWM波形，控制前后左右四輪的前左控制電機1、前右控制電機2、后左控制電機3和后右控制電機4中心點停車；然后ARM9處理器驅動四片LM629使兩側的電機運動方向相反:前左控制電機I和后左控制電機3正轉，前右控制電機2和后右控制電機4反轉.微電腦鼠在旋轉模塊中陀螺儀的控制下原地向左調(diào)轉90度，然后沿著X軸反向運動。在其沿著X軸反向運動過程中，把向前運動一格的位置參數(shù)傳輸給ARM9處理器，然后ARM9處理器會把此參數(shù)按照探索時間要求轉化為速度參數(shù)以及加速度參數(shù)傳輸給控制前后左右四輪的LM629。LM629內(nèi)部的梯形運動發(fā)生器會根據(jù)這些參數(shù)結合光電編碼器101和電流傳感器的反饋生成驅動前后左右四輪的PWM波形，控制前后左右輪的前左控制電機1、前右控制電機2、后左控制電機3和后右控制電機4向X軸反向運動。當達到設定探索速度時，ARM9處理器會禁止前驅的兩片LM629，單元進入兩驅單元，有后驅的前左控制電機I和前右控制電機2驅動微電腦鼠前進，當?shù)竭_設定目標時，將更新其坐標為(X-1，Y)，在X-DO的前提下，判斷其坐標是不是(7，7)、(7，8)、(8,7), (8，8)其中的一個，如果不是將繼續(xù)更新其坐標，如果是的話通知控制器已經(jīng)搜索到目標，然后置返航探索標志為1，將位置存儲至位置存儲模塊，微電腦鼠準備返程探索。
[0063]當微電腦鼠到達(7，7 )、( 7，8 )、( 8，7 )、( 8，8 )準備返程探索時，所述控制器會調(diào)出其已經(jīng)存儲在位置存儲模塊的迷宮數(shù)據(jù)。然后根據(jù)快速迷宮算法計算出可能存在的最佳路徑，單元中返程控制模塊開始工作，進入其中認為最優(yōu)的一條。
[0064]在微電腦鼠進入迷宮正常返航運行時，并其導航的傳感器S1、S2、S3、S4、S5、S6將工作，并把反射回來的光電信號轉化為位置信號送給ARM9處理器，經(jīng)ARM9處理器判斷后送給LM629。由LM629運算后與ARM9處理器進行通訊，然后由LM629送控制信號給導航的前左控制電機I和前右控制電機2進行確定:如果進入已經(jīng)搜索的區(qū)域將進行快速前進。如果是未知返回區(qū)域則采用正常速度搜索，并時刻更新其坐標(X，Y)，并判斷其坐標是不是(0，0)，如果是的話置返航探索標志為0，將位置存儲至位置存儲模塊，微電腦鼠進入沖刺階段，并置沖刺標志為I。
[0065]為了能夠實現(xiàn)微電腦鼠準確的坐標計算功能，本實用新型在高速直流前左控制電機1、前右控制電機2、后左控制電機3和后右控制電機4上加入了光電編碼器101，通過補償模塊，時刻對微電腦鼠運行的距離進行計算并根據(jù)迷宮擋墻和柱子對傳感器反饋信息不同的特點引入了補償，使得微電腦鼠的坐標計算不會出現(xiàn)錯誤，為微電腦鼠的快速沖刺奠定了基礎。為了能夠實現(xiàn)微電腦鼠準確搜尋迷宮的坐標計算功能，微電腦鼠左右的傳感器
S2、S3和S4、S5會時刻對周圍的迷宮擋墻和柱子進行探測。如果S2、S3或者S4、S5發(fā)現(xiàn)傳感器信號發(fā)生了躍變，則說明微電腦鼠進入了迷宮擋墻和柱子的交接點，此時側面?zhèn)鞲衅鱏2或者是S5會精確探測這一時刻。當再次出現(xiàn)躍變時，說明老鼠已經(jīng)開始當前的迷宮格子，ARM9處理器會根據(jù)微電腦鼠當前運行的距離進行計算并根據(jù)對傳感器5反饋信息進行補償，保證了微電腦鼠的快速探索迷宮的準確性。
[0066]在微電腦鼠探索過程中，ARM9處理器對前左控制電機1、前右控制電機2、后左控制電機3和后右控制電機4的轉矩進行在線辨識。當電機的轉矩收到外界干擾出現(xiàn)較大抖動時，控制器會利用電機力矩與電流的關系進行時候補償，減少了電機轉矩抖動對微電腦鼠快速探索的影響。
[0067]優(yōu)選地，如果微電腦鼠在探索過程中遇到地面打滑或者是讀錯迷宮信息時，有時會出現(xiàn)撞墻的現(xiàn)象，此時電機的電流將增大，當超過設定值時，LM629的中斷命令將會向ARM9處理器發(fā)出中斷請求，此時ARM9處理器會立即控制LM629停止工作，不僅減少有效地解決了堵轉問題，而且也減少了對單元硬件的破壞。
[0068]為了能夠減少光源對微電腦鼠探索過程的干擾，本發(fā)明加入了光電傳感器，此光電傳感器會在微電腦鼠運動過程對周圍的異常光源進行讀取，并自動送給控制器做實時補償，消除了外界光源對沖刺的干擾。
[0069]當微電腦完成整個探索過程回到起始點(0，0)，ARM9處理器將控制四片LM629使得四個電機以相同的方式減速控制微電腦中心點停車。然后重新調(diào)整四片LM629的PWM波輸出，使得兩則的電機:前左控制電機1、后左控制電機3和前右控制電機2、后右控制電機4以相反的方向運動，并在旋轉模塊中陀螺儀的控制下原地旋轉180度，然后停車I秒，調(diào)取迷宮信息，然后根據(jù)算法算出最優(yōu)沖刺路徑，然后置沖刺標志為1，單元進入快速沖刺階段。
[0070]以上所述僅為本實用新型的實施例，并非因此限制本實用新型的專利范圍，凡是利用本實用新型說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其它相關的【技術領域】，均同理包括在本實用新型的專利保護范圍內(nèi)。
【權利要求】
1.一種基于雙核四輪微電腦鼠快速探索控制器，其特征在于，包括:電源裝置、硬件檢測模塊、信號檢測裝置、伺服調(diào)節(jié)控制單元、控制器和電機；所述控制器包含有第一驅動單元、第二驅動單元、第三驅動單元和第四驅動單元，所述電機包含有第一電機、第二電機、第三電機和第四電機；所述電源裝置與所述伺服調(diào)節(jié)控制單元、控制器和電機電性連接；所述信號檢測裝置發(fā)出檢測信號通過所述伺服調(diào)節(jié)控制單元傳送至所述控制器。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種基于雙核四輪微電腦鼠快速探索控制器，其特征在于，所述信號檢測裝置中包含有傳感器，所述傳感器設置為6個；所述第一電機、第二電機、第三電機和第四電機均采用直流電機。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種基于雙核四輪微電腦鼠快速探索控制器，其特征在于，所述電源裝置包含有電池和低壓報警傳感器，所述電池和低壓報警傳感器電性連接，所述電池為鋰離子電池。
4.根據(jù)權利要求2所述的一種基于雙核四輪微電腦鼠快速探索控制器，其特征在于，所述伺服調(diào)節(jié)控制單元為四軸同步伺服調(diào)節(jié)控制單元，包括任務驅動單元、運行控制單元和返程控制單元，所述任務驅動單元與所述運行控制單元和返程控制單元電性連接；信號按任務驅動單元、運行控制單元和返程控制單元的順序依次傳輸。
5.根據(jù)權利要求4所述的一種基于雙核四輪微電腦鼠快速探索控制器，其特征在于，所述任務驅動單元、運行控制單元和返程控制單元中包含有用于接收信號并控制信號傳輸?shù)臄?shù)據(jù)控制模塊、用于接收數(shù)據(jù)控制模塊發(fā)出信號并進行信號處理的數(shù)據(jù)處理模塊和用于驅動微電腦鼠運動的前置驅動、后置驅動和四輪驅動，所述數(shù)據(jù)控制模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和前置驅動、后置驅動和四輪驅動電性連接。
6.根據(jù)權利要求5所述的一種基于雙核四輪微電腦鼠快速探索控制器，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理模塊中包含有LM629處理器，所述LM629處理器中包含有PWM調(diào)節(jié)器，所述PWM調(diào)節(jié)器與數(shù)據(jù)控制模塊和前置驅動、后置驅動和四輪驅動電性連接，所述PWM調(diào)節(jié)器用于調(diào)制PWM波形；所述數(shù)據(jù)處理模塊中還進一步包含有PID控制器；所述數(shù)據(jù)控制模塊進一步包含有補償模塊。
7.根據(jù)權利要求6所述的一種基于雙核四輪微電腦鼠快速探索控制器，其特征在于，所述任務驅動單元還進一步包含有中斷請求模塊，所述硬件檢測模塊、傳感器、中斷請求模塊、數(shù)據(jù)控制模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和前置驅動、后置驅動和四輪驅動模塊之間電性連接。
8.根據(jù)權利要求6所述的一種基于雙核四輪微電腦鼠快速探索控制器，其特征在于，所述運行控制單元進一步包含有坐標存儲模塊、參數(shù)轉換模塊、位置存儲模塊、前置驅動模塊、四輪驅動模塊和旋轉模塊，所述傳感器、坐標存儲模塊、數(shù)據(jù)控制模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、前置驅動、后置驅動和四輪驅動之間電性連接，所述傳感器將探索信號傳送至坐標存儲模塊進行存儲，同時將信號傳送至所述數(shù)據(jù)控制模塊和數(shù)據(jù)處理模塊；所述位置存儲模塊和數(shù)據(jù)處理模塊電性連接。
9.根據(jù)權利要求6所述的一種基于雙核四輪微電腦鼠快速探索控制器，其特征在于，所述返程控制單元中包含有對輸入終點坐標進行判斷的終點坐標判斷模塊和對返程最優(yōu)方程路線進行判斷的返程控制模塊。
10.根據(jù)權利要求8所述的一種基于雙核四輪微電腦鼠快速探索控制器，其特征在于，所述坐標存儲模塊和位置存儲模塊中設置有保護單元。
【文檔編號】G05B19/042GK203535478SQ201320570124
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年9月16日 優(yōu)先權日:2013年9月16日
【發(fā)明者】張好明, 王應海 申請人:蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術學院