一種基于雙核兩輪微電腦鼠快速沖刺控制器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于雙核兩輪微電腦鼠快速沖刺控制器，包括：電源裝置、檢測電壓模塊、低壓報警裝置、調(diào)取迷宮最佳信息模塊、傳感器、伺服調(diào)節(jié)控制單元、第一驅(qū)動單元、第二驅(qū)動單元和第一電機與第二電機；所述檢測電壓模塊與電源裝置和低壓報警裝置電性連接；所述電源裝置與所述調(diào)取迷宮最佳信息模塊、傳感器、伺服調(diào)節(jié)控制單元、第一信號控制器、第二信號控制器、第一電機和第二電機電性連接；所述調(diào)取迷宮最佳信息模塊通過所述伺服調(diào)節(jié)控制單元控制所述控制器，通過控制器實現(xiàn)對電機的獨立、同步伺服驅(qū)動。通過上述方式，本實用新型能夠提供一種用于微電腦鼠快速沖刺的控制器，能夠在比賽中利用雙緩沖結(jié)構(gòu)的處理器，實現(xiàn)一種微電腦鼠的快速沖刺。
【專利說明】—種基于雙核兩輪微電腦鼠快速沖刺控制器
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種沖刺控制器，特別是涉及一種基于雙核兩輪微電腦鼠快速沖刺控制器。
【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(gòu)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(zhuǎn)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(jié)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(gòu)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?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兩輪微電腦鼠快速沖刺控制器，能夠在原有的兩輪微電腦鼠上實現(xiàn)一種基于ARM9+LM629的全新控制模式。運用兩軸伺服控制單元，以ARM9微處理器為控制核心，以LM629作為伺服控制調(diào)節(jié)器數(shù)據(jù)處理核心，實現(xiàn)微電腦鼠沖刺過程中兩軸直流電機伺服系統(tǒng)數(shù)字信號的實時處理，實現(xiàn)微電腦鼠的快速沖刺。
[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:提供一種基于雙核兩輪微電腦鼠快速沖刺控制器，包括:電源裝置、檢測電壓模塊、低壓報警裝置、調(diào)取迷宮最佳信息模塊、傳感器、伺服調(diào)節(jié)控制單元、第一驅(qū)動單元、第二驅(qū)動單元和第一電機與第二電機；所述傳感器設置為6個，所述檢測電壓模塊與電源裝置和低壓報警裝置電性連接；所述電源裝置與所述調(diào)取迷宮最佳信息模塊、傳感器、伺服調(diào)節(jié)控制單元、第一驅(qū)動單元、第二驅(qū)動單元、第一電機和第二電機電性連接；所述調(diào)取迷宮最佳信息模塊通過傳感器與所述伺服調(diào)節(jié)控制單元電性連接。
[0020]在本實用新型一個較佳實施例中，所述迷宮調(diào)取單元、運行控制單元和返程探索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，速度/距離轉(zhuǎn)換器和用于驅(qū)動微電腦鼠左右輪運動的電機驅(qū)動，所述數(shù)據(jù)控制模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和電機驅(qū)動電性連接。
[0021]在本實用新型一個較佳實施例中，所述伺服調(diào)節(jié)控制單元為兩軸同步伺服調(diào)節(jié)控制單元，包括迷宮調(diào)取單元、運行控制單元和返程探索單元；所述迷宮調(diào)取單元與所述運行控制單元和返程探索單元電性連接；信號按迷宮調(diào)取單元、運行控制單元和返程探索單元的順序依次傳輸。
[0022]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)控制模塊和電機驅(qū)動電性連接；所述數(shù)據(jù)處理模塊中還進一步包含有速度發(fā)生器，所述速度發(fā)生器與電機驅(qū)動電性連接；所述數(shù)據(jù)控制模塊進一步包含有補償模塊。
[0023]在本實用新型一個較佳實施例中，所述迷宮調(diào)取單元還進一步包含有中斷請求模塊，所述傳感器、中斷請求模塊、數(shù)據(jù)控制模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、速度/距離轉(zhuǎn)換器和電機驅(qū)動之間電性連接；所述迷宮調(diào)取單元還進一步包含有復位電路和迷宮信息調(diào)取模塊，所述復位電路與所述傳感器和迷宮信息調(diào)取模塊電性連接。
[0024]在本實用新型一個較佳實施例中，(I)所述運行控制單元進一步包含有坐標存儲模塊、曲線運動控制模塊、最短直線距離參數(shù)轉(zhuǎn)化模塊，所述傳感器、坐標存儲模塊、曲線運動控制模塊、最短直線距離參數(shù)轉(zhuǎn)化模塊、數(shù)據(jù)控制模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、速度/距離轉(zhuǎn)換器和電機驅(qū)動之間電性連接，所述傳感器將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；(2)所述運行控制單元進一步包含有目標模塊、誤差補償模塊、電機速度調(diào)整器，所述目標模塊與誤差補償模塊、電機速度調(diào)整器、數(shù)據(jù)控制模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、速度/距離轉(zhuǎn)換器和電機驅(qū)動電性連接，數(shù)據(jù)控制模塊與數(shù)據(jù)處理模塊相連接至電機驅(qū)動。
[0025]在本實用新型一個較佳實施例中，所述返程探索單元中進一步包含有未知搜索區(qū)域模塊和已知搜索區(qū)域模塊，所述未知搜索區(qū)域模塊和已知搜索區(qū)域模塊與電機驅(qū)動和數(shù)據(jù)處理模塊電性連接。
[0026]在本實用新型一個較佳實施例中，所述電機驅(qū)動內(nèi)設置有光電傳感器，所述光電傳感器與控制器電性連接。
[0027]本實用新型的有益效果是:本實用新型將控制微電腦鼠運動的電源裝置與檢測電壓模塊和調(diào)取迷宮信息模塊電性相連接，能夠及時的檢測出低壓的情況，及時對微電腦鼠進行保護。利用傳感器將伺服調(diào)節(jié)控制單元電性連接，同時將第一驅(qū)動單元和第一電機相連接，第二驅(qū)動單元和第二電機相連接，能夠在及時有效地調(diào)取迷宮信息的同時對微電腦鼠進行實時控制，使微電腦鼠的運行得到更精確的控制。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]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:
[0029]圖1是本實用新型一種基于雙核兩輪微電腦鼠快速沖刺控制器一較佳實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖2為本實用新型一種基于雙核兩輪微電腦鼠快速沖刺控制器的伺服控制調(diào)節(jié)單元框圖；
[0031]圖3為本實用新型一種基于雙核兩輪微電腦鼠快速沖刺控制器一較佳實施例的運動控制模塊框圖；
[0032]圖4為本實用新型一種基于雙核兩輪微電腦鼠快速沖刺控制器一較佳實施例的微電腦鼠結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖5為本實用新型一種基于雙核兩輪微電腦鼠快速沖刺控制器一較佳實施例的迷宮示意圖；
[0034]圖6為本實用新型一種基于雙核兩輪微電腦鼠快速沖刺控制器一較佳實施例的速度曲線圖；
[0035]圖7為本實用新型一種基于雙核兩輪微電腦鼠快速沖刺控制器一較佳實施例的右轉(zhuǎn)沖刺不意圖；
[0036]圖8為本實用新型一種基于雙核兩輪微電腦鼠快速沖刺控制器一較佳實施例的左轉(zhuǎn)沖刺意義圖。
[0037]附圖中各部件的標記如下:1、左控制電機；2、右控制電機；3、傳感器。
【具體實施方式】
[0038]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。
[0039]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。
[0040]在一個實施例中，一種基于雙核兩輪微電腦鼠快速沖刺控制器，包括:電源裝置、檢測電壓模塊、低壓報警裝置、調(diào)取迷宮最佳信息模塊、傳感器3、伺服調(diào)節(jié)控制單元、第一驅(qū)動單元、第二驅(qū)動單元和第一電機與第二電機；所述傳感器3設置為6個，分別為S1、S2、
S3、S4、S5、S6 ;所述檢測電壓模塊與電源裝置和低壓報警裝置電性連接；所述電源裝置與所述調(diào)取迷宮最佳信息模塊、傳感器3、伺服調(diào)節(jié)控制單元、第一驅(qū)動單元、第二驅(qū)動單元、第一電機和第二電機電性連接；所述調(diào)取迷宮最佳信息模塊通過所述伺服調(diào)節(jié)控制單元控制所述第一驅(qū)動單元和第二驅(qū)動單元，通過第一驅(qū)動單元和第二驅(qū)動單元實現(xiàn)對第一電機和第二電機的獨立、同步伺服驅(qū)動。
[0041]區(qū)別于現(xiàn)有技術，在一個實施例中，優(yōu)選地，所述伺服調(diào)節(jié)控制單元為兩軸同步伺服調(diào)節(jié)控制單元，包括迷宮調(diào)取單元、運行控制單元和返程探索單元，所述迷宮調(diào)取單元與所述運行控制單元和返程探索單元電性連接；信號按迷宮調(diào)取單元、運行控制單元和返程探索單元的順序依次傳輸。
[0042]所述迷宮調(diào)取單元、運行控制單元和返程探索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(qū)動微電腦鼠左右輪運動的電機驅(qū)動，所述數(shù)據(jù)控制模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和電機驅(qū)動電性連接。
[0043]優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)控制模塊中設置有ARM9芯片處理器，ARM9芯片采用R I SC (Reduce Instruction Computer，精簡指令集計算機)結(jié)構(gòu)，具有寄存器多、尋址方式簡單、批量傳輸數(shù)據(jù)、使用地址自動增減等特點。
[0044]數(shù)據(jù)處理模塊設置有LM629芯片，LM629是National semiconductor生產(chǎn)的一款用于精密運動控制的專用芯片，有24腳和28腳二種表面安裝式封裝，在一個芯片內(nèi)集成了數(shù)字式運動控制的全部功能，使得設計一個快速、準確的運動控制單元的任務變得輕松、容易。
[0045]優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)處理模塊中包含有PWM調(diào)節(jié)器，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速度發(fā)生器，所述速度發(fā)生器與電機驅(qū)動電性連接；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(zhuǎn)矩的識別和處理。
[0046]所述迷宮調(diào)取單元還進一步包含有中斷請求模塊，所述傳感器3、中斷請求模塊、數(shù)據(jù)控制模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和電機驅(qū)動之間電性連接；所述迷宮調(diào)取單元還進一步包含有復位電路和迷宮信息調(diào)取模塊，所述復位電路與所述傳感器3和迷宮信息調(diào)取模塊電性連接。
[0047]優(yōu)選地，所述運行控制單元進一步包含有坐標存儲模塊、曲線運動控制模塊、最短直線距離參數(shù)轉(zhuǎn)化模塊，所述傳感器3、坐標存儲模塊、曲線運動控制模塊、最短直線距離參數(shù)轉(zhuǎn)化模塊、數(shù)據(jù)控制模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和電機驅(qū)動電性連接，所述傳感器3將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。
[0048]優(yōu)選地，所述運行控制單元進一步包含有目標模塊、誤差補償模塊、電機速度調(diào)整器，所述目標模塊與誤差補償模塊、電機速度調(diào)整器、數(shù)據(jù)控制模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和電機驅(qū)動電性連接，所述控制器將運動軌跡數(shù)據(jù)信息傳送至數(shù)據(jù)控制模塊，數(shù)據(jù)控制模塊與數(shù)據(jù)處理模塊相連控制電機驅(qū)動。
[0049]優(yōu)選地，所述返程探索單元中進一步包含有未知搜索區(qū)域模塊和已知搜索區(qū)域模塊，所述未知搜索區(qū)域模塊和已知搜索區(qū)域模塊與電機驅(qū)動和數(shù)據(jù)處理模塊電性連接。
[0050]優(yōu)選地，所述電機驅(qū)動內(nèi)設置有光電傳感器，所述光電傳感器用于微電腦鼠沖刺階段對周圍的異常光源進行讀取，并自動送給控制器。
[0051]請參照圖1、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6，圖7和圖8，為了能具體的描述微電腦鼠的快速沖刺運行狀態(tài)，其具體的功能實現(xiàn)步驟如下。
[0052]在微電腦鼠未接到?jīng)_刺命令之前，檢測電壓模塊檢測電池電源。如果出現(xiàn)低壓將開啟低壓報警裝置提示充電。如果電壓正常，在起點坐標(0，0)等待控制器發(fā)出的沖刺命令，并利用調(diào)取迷宮最佳信息模塊調(diào)出已經(jīng)探索后的最優(yōu)迷宮。接到?jīng)_刺命令后，會沿著起點開始快速向終點(7，7)、(7,8), (8,7), (8,8)沖刺。
[0053]優(yōu)選地，微電腦鼠放在起點坐標(0，0)，接到任務后為了防止放錯沖刺方向，其前方的傳感器3S1、S6和會對前方的環(huán)境進行判斷，以確定有沒有擋墻進入運動范圍。如存在擋墻將向ARM9處理器想中斷請求模塊發(fā)出中斷請求，ARM9處理器會對中斷做第一時間響應，然后禁止控制左右輪的LM629工作，封鎖微電腦鼠的左控制電機I和右控制電機2的PWM驅(qū)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；如果沒有擋墻進入前方的運動范圍，微電腦鼠將開啟復位電路，利用迷宮信息調(diào)取模塊調(diào)取正常的迷宮信息，準備進行正常的沖刺。
[0054]在微電腦鼠沿著Y軸向前快速沖刺過程中，如果迷宮信息中顯示前方有Z格直線坐標下沒有擋墻進入前方的運動范圍，微電腦鼠將存儲其現(xiàn)在的坐標(X，Y)，并把向前運動Z格的位置參數(shù)并把此位置參數(shù)傳輸給ARM9處理器，然后ARM9處理器把此參數(shù)按照各種沖刺條件不同的要求轉(zhuǎn)化為速度參數(shù)以及加速度參數(shù)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)生成驅(qū)動左右輪的PWM波形，控制左右輪的電機向前運動快速。當?shù)竭_設定目標時，將更新其坐標為(X，Y+Z)，為了快速沖刺需要，本實用新型舍棄了傳統(tǒng)單一速度沖刺模式，按照速度和時間曲線控制微電腦鼠的加速和減速，梯形圖包含的面積為微電腦鼠運動Z格的距離。在其向前運動過程到達目標模塊時，在Y+Z〈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)沖刺到目標，然后置返航探索標志為1，沖刺標志為0，微電腦鼠準備沖刺后的二次返程探索，去搜尋更優(yōu)的迷宮路徑。[0055]在微電腦鼠沿著Y軸反向向前快速沖刺過程中，如果迷宮信息中顯示前方有Z格直線坐標下沒有擋墻進入前方的運動范圍，微電腦鼠將存儲其現(xiàn)在的坐標(X，Y)，并把向前運動Z格的位置參數(shù)并把此位置參數(shù)傳輸給ARM9處理器。然后ARM9處理器把此參數(shù)按照各種沖刺條件不同的要求轉(zhuǎn)化為速度參數(shù)以及加速度參數(shù)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)生成驅(qū)動左右輪的PWM波形，控制左右輪的電機向Y軸反向運動。當?shù)竭_設定目標時，將更新其坐標為(x，y-z)，為了快速沖刺需要，按照的速度和時間曲線控制微電腦鼠的加速和減速，梯形圖包含的面積為微電腦鼠運動Z格的距離。在其向前運動過程到達目標模塊時，在確定Υ-Ζ>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)沖刺到目標，然后置返航探索標志為1，沖刺標志為O,微電腦鼠準備沖刺后的二次返程探索，去搜尋更優(yōu)的迷宮路徑。
[0056]在微電腦鼠沿著Y軸向前運動過程中如果有擋墻進入前方的運動范圍，并且此時迷宮信息中左方有擋墻時，微電腦鼠將存儲此時坐標(X，Y)，然后調(diào)取曲線運動控制模塊中的曲線運動軌跡。在右沖刺轉(zhuǎn)彎時，ARM9處理器首先把最短直線距離參數(shù)轉(zhuǎn)換模塊中行走直線很短的距離DashTurn_R90_Leading按照各種沖刺條件不同的要求轉(zhuǎn)化為速度參數(shù)以及加速度參數(shù)傳輸給控制左右輪的LM629。LM629根據(jù)當前的速度和行走距離DashTurn_R90_Leading生成控制微電腦鼠運動的速度梯形圖和PWM波，然后控制左右輪工作；當?shù)竭_目標模塊時，傳感器3參考值R90_FrOntWallRef開始工作，防止外界干擾開始做誤差補償。誤差補償結(jié)束后開始調(diào)整左控制電機I和右控制電機2速度為DashTurn_R90_VelXl和DashTurn_R90_VelYl ο此時控制器會把曲線運動軌跡DashTurn_R90_Arcl傳送給ARM9處理器,ARM9處理器把行走的曲線軌跡DashTurn_R90_Arcl按照各種沖刺條件不同的要求轉(zhuǎn)化為速度參數(shù)以及加速度參數(shù)傳輸給控制左右輪的LM629。LM629根據(jù)當前的速度和行走距離DashTurn_R90_Arcl生成控制微電腦鼠運動的速度梯形圖和PWM波，然后控制左右輪工作；當?shù)竭_目標模塊后，立即調(diào)整微電腦鼠速度為DashTurn_R90_VelX2和DashTurn_R90_VelY2, ARM9處理器把行走的曲線軌跡DashTurn_R90_Arc2按照各種沖刺條件不同的要求轉(zhuǎn)化為速度參數(shù)以及加速度參數(shù)傳輸給控制左右輪的LM629。LM629根據(jù)當前的速度和行走距離DashTurn_R90_Arc2生成控制微電腦鼠運動的速度梯形圖和PWM波，然后控制左右輪工作；當?shù)竭_目標模塊后，控制器把直線行走很短的距離DaShTUrn_R90_PaSSing按照各種沖刺條件不同的要求轉(zhuǎn)化為速度參數(shù)以及加速度參數(shù)傳輸給控制左右輪的LM629，LM629根據(jù)當前的速度和行走距離DashTurn_R90_Passing生成控制微電腦鼠運動的速度梯形圖和PWM波，然后控制左右輪工作，當?shù)竭_目標模塊后完成整個右轉(zhuǎn)彎的軌跡曲線運動。此時將更新其坐標為(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)沖刺到目標，然后置返航探索標志為1，沖刺標志為0，微電腦鼠準備沖刺后的二次返程探索，去搜尋更優(yōu)的迷宮路徑。
[0057]在微電腦鼠沿著Y軸向前運動過程中如果有擋墻進入前方的運動范圍，并且此時迷宮信息中右方有擋墻時，微電腦鼠將存儲此時坐標(X，Y)，然后進入曲線運動軌跡，在右沖刺轉(zhuǎn)彎時，ARM9處理器首先把行走直線很短的距離DashTurn_L90_Leading按照各種沖刺條件不同的要求轉(zhuǎn)化為速度參數(shù)以及加速度參數(shù)傳輸給控制左右輪的LM629。LM629根據(jù)當前的速度和行走距離DashTurn_L90_Leading生成控制微電腦鼠運動的速度梯形圖和PWM波，然后控制左右輪工作。當?shù)竭_目標模塊時，傳感器3參考值L90_FrontWallRef開始工作，防止外界干擾開始做誤差補償。誤差補償結(jié)束后開始調(diào)整左控制電機I和右控制電機2速度為DashTurn_L90_VelXl和DashTurn_L90_VelYl。此時控制器會把曲線運動軌跡DashTurn_L90_Arcl傳送給ARM9處理器,ARM9處理器把行走的曲線軌跡DashTurn_L90_Arcl按照各種沖刺條件不同的要求轉(zhuǎn)化為速度參數(shù)以及加速度參數(shù)傳輸給控制左右輪的LM629。LM629根據(jù)當前的速度和行走距離DashTurn_L90_Arcl生成控制微電腦鼠運動的速度梯形圖和PWM波，然后控制左右輪工作。當?shù)竭_目標模塊后，立即調(diào)整微電腦鼠速度為DashTurn_L90_VelX2 和 DashTurn_L90_VelY2。ARM9 處理器把行走的曲線軌跡 DashTurn_L90_Arc2按照各種沖刺條件不同的要求轉(zhuǎn)化為速度參數(shù)以及加速度參數(shù)傳輸給控制左右輪的LM629。 LM629根據(jù)當前的速度和行走距離DashTurn_L90_Arc2生成控制微電腦鼠運動的速度梯形圖和PWM波，然后控制左右輪工作；當?shù)竭_目標模塊后，控制器把直線行走很短的距離DashTurn_L90_Passing按照各種沖刺條件不同的要求轉(zhuǎn)化為速度參數(shù)以及加速度參數(shù)傳輸給控制左右輪的LM629，LM629根據(jù)當前的速度和行走距離DashTurn_L90_Passing生成控制微電腦鼠運動的速度梯形圖和PWM波，然后控制左右輪工作，當?shù)竭_目標模塊后完成整個左轉(zhuǎn)彎的軌跡曲線運動。此時將更新其坐標為(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)沖刺到目標，然后置返航探索標志為1，沖刺標志為O，微電腦鼠準備沖刺后的二次返程探索，去搜尋更優(yōu)的迷宮路徑。
[0058]當微電腦鼠沖刺到達(7，7)、(7，8)、(8，7)、(8，8)后會準備沖刺后的返程探索以便搜尋更優(yōu)的路徑，控制器會調(diào)出其已經(jīng)存儲的迷宮信息。然后計算出可能存在的其它最佳路徑，然后返程開始進入其中認為最優(yōu)的一條。
[0059]在微電腦鼠進入迷宮返程探索單元時，其導航的傳感器3中S1、S2、S3、S4、S5、S6將工作，并把反射回來的光電信號送給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。然后由控制器送控制信號給導航的左控制電機I和右控制電機2進行確定:如果進入已經(jīng)搜索的區(qū)域?qū)⑦M行快速前進，ARM9處理器會加大控制電機的占空比，以快速通過已知區(qū)域，減少二次探索時間；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O,微電腦鼠進入沖刺階段,并置沖刺標志為I。
[0060]為了能夠?qū)崿F(xiàn)微電腦鼠準確迷宮沖刺的坐標計算功能，微電腦鼠左右的傳感器3S2、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3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(cè)面?zhèn)鞲衅?S2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3反饋信息進行補償。本實用新型在直流左控制電機I的X軸和Y軸上加入了 512線的光碼盤。由于精度較高，使得微電腦鼠的坐標計算不會出現(xiàn)錯誤，保證了微電腦鼠的快速沖刺時迷宮讀取的準確性。
[0061]為了能夠減少光源對微電腦鼠沖刺的干擾，本實用新型加入了光電傳感器，此傳感器3會在微電腦鼠沖刺階段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。
[0062]在微電腦鼠沖刺過程中，ARM9處理器會對電機的轉(zhuǎn)矩進行在線辨識，當電機的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)矩抖動對微電腦鼠快速沖刺的影響。
[0063]如果微電腦鼠在沖刺過程中遇到地面打滑或者是讀錯迷宮信息時，經(jīng)常會出現(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LPES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(zhuǎn)問題，而且也減少了對單元硬件的破壞。
[0064]當微電腦完成整個沖刺過程到達(7，7)、(7，8)、(8，7)、(8，8)，微電腦鼠會置探索標志為1，微電腦鼠返程探索回到起始點(0，0)，ARM9處理器將控制LM629使得微電腦起始坐標(0，O)中心點停車，然后重新調(diào)整LM629的PWM波輸出，使得左控制電機I和右控制電機2以相反的方向運動，并在陀螺儀的控制下，原地旋轉(zhuǎn)180度，然后停車I秒，二次調(diào)取迷宮信息，然后根據(jù)算法算出優(yōu)化迷宮信息后的最優(yōu)沖刺路徑，然后置沖刺標志為1，單元進入二次快速沖刺階段。然后按照沖刺——探索沖刺，完成多次的沖刺，以達到快速沖刺的目的。
[0065]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(jié)構(gòu)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(quán)利要求】
1.一種基于雙核兩輪微電腦鼠快速沖刺控制器，其特征在于，包括:電源裝置、檢測電壓模塊、低壓報警裝置、調(diào)取迷宮最佳信息模塊、傳感器、伺服調(diào)節(jié)控制單元、第一驅(qū)動單元、第二驅(qū)動單元和第一電機與第二電機；所述傳感器設置為6個，所述檢測電壓模塊與電源裝置和低壓報警裝置電性連接；所述電源裝置與所述調(diào)取迷宮最佳信息模塊、傳感器、伺服調(diào)節(jié)控制單元、第一驅(qū)動單元、第二驅(qū)動單元、第一電機和第二電機電性連接；所述調(diào)取迷宮最佳信息模塊通過傳感器與所述伺服調(diào)節(jié)控制單元電性連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于雙核兩輪微電腦鼠快速沖刺控制器，其特征在于，所述伺服調(diào)節(jié)控制單元為兩軸同步伺服調(diào)節(jié)控制單元，包括迷宮調(diào)取單元、運行控制單元和返程探索單元；所述迷宮調(diào)取單元與所述運行控制單元和返程探索單元電性連接；信號按迷宮調(diào)取單元、運行控制單元和返程探索單元的順序依次傳輸。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于雙核兩輪微電腦鼠快速沖刺控制器，其特征在于，所述迷宮調(diào)取單元、運行控制單元和返程探索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，速度/距離轉(zhuǎn)換器和用于驅(qū)動微電腦鼠左右輪運動的電機驅(qū)動，所述數(shù)據(jù)控制模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和電機驅(qū)動電性連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于雙核兩輪微電腦鼠快速沖刺控制器，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)控制模塊和電機驅(qū)動電性連接；所述數(shù)據(jù)處理模塊中還進一步包含有速度發(fā)生器，所述速度發(fā)生器與電機驅(qū)動電性連接；所述數(shù)據(jù)控制模塊進一步包含有補償模塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于雙核兩輪微電腦鼠快速沖刺控制器，其特征在于，所述迷宮調(diào)取單元還進一步包含有中斷請求模塊，所述傳感器、中斷請求模塊、數(shù)據(jù)控制模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、速度/距離轉(zhuǎn)換器和電機驅(qū)動之間電性連接；所述迷宮調(diào)取單元還進一步包含有復位電路和迷宮信息調(diào)取模塊，所述復位電路與所述傳感器和迷宮信息調(diào)取模塊電性連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于雙核兩輪微電腦鼠快速沖刺控制器，其特征在于， (1)所述運行控制單元進一步包含有坐標存儲模塊、曲線運動控制模塊、最短直線距離參數(shù)轉(zhuǎn)化模塊，所述傳感器、坐標存儲模塊、曲線運動控制模塊、最短直線距離參數(shù)轉(zhuǎn)化模塊、數(shù)據(jù)控制模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、速度/距離轉(zhuǎn)換器和電機驅(qū)動之間電性連接，所述傳感器將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； (2)所述運行控制單元進一步包含有目標模塊、誤差補償模塊、電機速度調(diào)整器，所述目標模塊與誤差補償模塊、電機速度調(diào)整器、數(shù)據(jù)控制模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、速度/距離轉(zhuǎn)換器和電機驅(qū)動電性連接，數(shù)據(jù)控制模塊與數(shù)據(jù)處理模塊相連接至電機驅(qū)動。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于雙核兩輪微電腦鼠快速沖刺控制器，其特征在于，所述返程探索單元中進一步包含有未知搜索區(qū)域模塊和已知搜索區(qū)域模塊，所述未知搜索區(qū)域模塊和已知搜索區(qū)域模塊與電機驅(qū)動和數(shù)據(jù)處理模塊電性連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于雙核兩輪微電腦鼠快速沖刺控制器，其特征在于，所述電機驅(qū)動內(nèi)設置有光電傳感器，所述光電傳感器與控制器電性連接。
【文檔編號】G05D1/02GK203535480SQ201320570142
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年9月16日 優(yōu)先權(quán)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