基于雙核兩輪高速微電腦鼠及其對(duì)角線沖刺伺服系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于雙核兩輪高速微電腦鼠對(duì)角線沖刺伺服系統(tǒng)，包括沖刺控制單元、兩個(gè)運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元、兩個(gè)陀螺儀和電源供應(yīng)單元，電源供應(yīng)單元與所述沖刺控制單元電性連接，沖刺控制單元包括ARM9處理器和LM629控制芯片，ARM9處理器與LM629控制芯片電性連接，ARM9處理器進(jìn)一步與每一個(gè)陀螺儀電性連接以接收角速度信息和速度信息，所述LM629控制芯片進(jìn)一步與每一個(gè)所述運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元電性連接以控制所述運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元工作。本發(fā)明同時(shí)采用兩個(gè)處理器協(xié)同工作處理數(shù)據(jù)，運(yùn)算速度較快，避免了大電流的產(chǎn)生，減少了電池對(duì)高速?zèng)_刺的影響；所述陀螺儀能夠?yàn)樗鑫㈦娔X鼠轉(zhuǎn)彎進(jìn)行導(dǎo)航，提高了微電腦鼠的穩(wěn)定性。
【專利說明】基于雙核兩輪高速微電腦鼠及其對(duì)角線沖刺伺服系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于雙核兩輪高速微電腦鼠對(duì)角線沖刺伺服系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]微電腦鼠是使用嵌入式微控制器、傳感器和機(jī)電運(yùn)動(dòng)部件構(gòu)成的一種智能行走機(jī)器人，微電腦鼠可以在不同“迷宮”中自動(dòng)記憶和選擇路徑，采用相應(yīng)的算法，快速地到達(dá)所設(shè)定的目的地。微電腦鼠比賽在國(guó)外已經(jīng)有30幾年的歷史，現(xiàn)在每年國(guó)際上都要舉行上百場(chǎng)類似的微電腦鼠大賽。
[0003]微電腦鼠競(jìng)賽采用運(yùn)行時(shí)間、迷宮時(shí)間和碰觸這三個(gè)參數(shù)，從速度、求解迷宮的效率和電腦鼠的可靠性三個(gè)方面來進(jìn)行評(píng)分，不同的國(guó)家采用不同的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，最有代表的四個(gè)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)為:
(1)美國(guó)IEEEAPEC國(guó)際微電腦鼠機(jī)器人競(jìng)賽:探索時(shí)間、沖刺時(shí)間和固定的接觸扣分，都記入總成績(jī)，得分=探索時(shí)間/30 +沖刺時(shí)間+固定接觸扣分；
(2)全日本國(guó)際微電腦鼠機(jī)器人大會(huì)(專家級(jí)):總成績(jī)僅計(jì)算沖刺時(shí)間，得分=最佳沖刺時(shí)間；
(3)英國(guó)微電腦鼠機(jī)器人挑戰(zhàn)賽:探索時(shí)間、沖刺時(shí)間和可變的接觸扣分都記入總成績(jī)，得分=探索時(shí)間/30 +沖刺時(shí)間+變動(dòng)接觸扣分；
(4)新加坡機(jī)器人大賽:探索時(shí)間、沖刺時(shí)間記入總成績(jī)，每次接觸機(jī)器人將減少一次嘗試機(jī)會(huì)，得分=探索時(shí)間/30 +沖刺時(shí)間。
[0004]從上面的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)來看，沖刺時(shí)間決定整個(gè)微電腦鼠的成敗，由于國(guó)內(nèi)研發(fā)此機(jī)器人的單位較少，相對(duì)研發(fā)水平比較落后，研發(fā)的微電腦鼠結(jié)構(gòu)如圖1，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行發(fā)現(xiàn)存在著很多安全問題，即:
(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，而且傳感器的設(shè)置有誤，使得微電腦鼠在快速?zèng)_刺時(shí)對(duì)周圍迷宮的判斷存在一定的誤判，使得微電腦在快速?zèng)_刺的時(shí)候容易撞上前方的擋墻。
[0005](2)作為微電腦鼠的執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用的是步進(jìn)電機(jī)，經(jīng)常會(huì)遇到丟失脈沖的問題出現(xiàn)，導(dǎo)致對(duì)沖刺位置的記憶出現(xiàn)錯(cuò)誤，有的時(shí)候找不到?jīng)_刺的終點(diǎn)。
[0006](3)由于采用步進(jìn)電機(jī)，使得機(jī)體發(fā)熱比較嚴(yán)重，不利于在大型復(fù)雜迷宮中快速?zèng)_刺。
[0007](4)由于采用比較低級(jí)的算法，使得最佳迷宮的計(jì)算和沖刺路徑的計(jì)算都有一定的問題，研發(fā)的微電腦鼠基本上不會(huì)多次自動(dòng)加速?zèng)_刺，在一般迷宮當(dāng)中的沖刺一般都要花費(fèi)15?30秒的時(shí)間，這使得在真正的國(guó)際復(fù)雜迷宮大賽中無法取勝。
[0008](5)由于微電腦鼠在快速?zèng)_刺過程中需要頻繁的剎車和啟動(dòng)，加重了單片機(jī)的工作量，單片信號(hào)處理器無法滿足微電腦鼠快速?zèng)_刺的要求。
[0009]( 6 )相對(duì)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和重量比較龐大，而且重心較高，無法滿足快速?zèng)_刺的要求。[0010](7)由于受周圍環(huán)境不穩(wěn)定因素干擾，特別是周圍一些光線的干擾，單片機(jī)控制器經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)異常，引起微電腦鼠失控，抗干擾能力較差。
[0011](8)對(duì)于差速控制的微電腦鼠來說，一般要求其兩個(gè)電機(jī)的控制信號(hào)要同步，但是對(duì)于單一單片機(jī)來說很難辦到，使得微電腦鼠在高速?zèng)_刺時(shí)會(huì)在迷宮當(dāng)中搖擺幅度較大，經(jīng)常出現(xiàn)撞墻的現(xiàn)象發(fā)生，導(dǎo)致沖刺失敗。
[0012](9)由于受單片機(jī)容量和算法影響，微電腦鼠對(duì)迷宮的信息沒有存儲(chǔ)，當(dāng)遇到掉電情況時(shí)候所有的信息將消失，這使得整個(gè)沖刺過程無法完成。
[0013](10)由于沒有角速度傳感器的輔助進(jìn)行轉(zhuǎn)彎，經(jīng)常出現(xiàn)轉(zhuǎn)彎角度過小或者過大的現(xiàn)象發(fā)生，然后依靠導(dǎo)航的傳感器進(jìn)行補(bǔ)償，導(dǎo)致在連續(xù)多次轉(zhuǎn)彎的迷宮中出現(xiàn)撞墻的現(xiàn)象發(fā)生,致使沖刺失敗。
[0014](11)采用單個(gè)傳感器探知前方迷宮的擋墻，極易收到外界干擾，致使前方傳感器錯(cuò)誤引導(dǎo)快速?zèng)_刺的微電腦鼠，導(dǎo)致微電腦鼠在迷宮中沖刺不到位或者撞墻，致使沖刺失敗。
[0015]因此，需要對(duì)現(xiàn)有的基于單片機(jī)控制的微電腦鼠控制器進(jìn)行重新設(shè)計(jì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0016]本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題是提供一種基于雙核兩輪高速微電腦鼠對(duì)角線沖刺伺服系統(tǒng)，同時(shí)采用兩個(gè)處理器協(xié)同工作處理數(shù)據(jù)，運(yùn)算速度較快，避免了大電流的產(chǎn)生，減少了電池對(duì)高速?zèng)_刺的影響；所述陀螺儀能夠?yàn)樗鑫㈦娔X鼠轉(zhuǎn)彎進(jìn)行導(dǎo)航，提高了微電腦鼠的穩(wěn)定性。
[0017]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的一個(gè)技術(shù)方案是:提供一種基于雙核兩輪高速微電腦鼠對(duì)角線沖刺伺服系統(tǒng)，應(yīng)用于兩輪微電腦鼠中，所述沖刺伺服系統(tǒng)包括沖刺控制單元、兩個(gè)運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元、兩個(gè)陀螺儀和電源供應(yīng)單元，所述電源供應(yīng)單元與所述沖刺控制單元電性連接，所述沖刺控制單元包括ARM9處理器和LM629控制芯片，所述ARM9處理器與LM629控制芯片電性連接以控制所述LM629控制芯片工作，所述ARM9處理器進(jìn)一步與每一個(gè)陀螺儀電性連接以接收所述陀螺儀檢測(cè)到的角速度信息和速度信息，所述LM629控制芯片進(jìn)一步與每一個(gè)所述運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元電性連接以控制所述運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元工作。
[0018]在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述沖刺伺服系統(tǒng)進(jìn)一步包括兩個(gè)電機(jī)，每一個(gè)所述電機(jī)與一個(gè)所述運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元電性連接。
[0019]在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述電源供應(yīng)單元包括鋰離子電池，所述電機(jī)為高速直流電機(jī)，每一個(gè)所述電機(jī)上進(jìn)一步設(shè)置光電編碼器和電流傳感器，所述光電編碼器和電流傳感器分別與所述LM629控制芯片電性連接。
[0020]在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述沖刺伺服系統(tǒng)進(jìn)一步包括至少六個(gè)蔽障傳感器，每一個(gè)所述蔽障傳感器分別與所述ARM9處理器電性連接。
[0021]在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述蔽障傳感器為紅外線傳感器，所述紅外線傳感器包括紅外線發(fā)射器0PE5594A和紅外線接收器TSL262。
[0022]本發(fā)明還提供一種兩輪微電腦鼠，包括所述的沖刺伺服系統(tǒng)，所述沖刺伺服系統(tǒng)包括沖刺控制單元、兩個(gè)運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元、兩個(gè)陀螺儀和電源供應(yīng)單元，所述電源供應(yīng)單元與所述沖刺控制單元電性連接，所述沖刺控制單元包括ARM9處理器和LM629控制芯片，所述ARM9處理器與LM629控制芯片電性連接以控制所述LM629控制芯片工作，所述ARM9處理器進(jìn)一步與每一個(gè)陀螺儀電性連接以接收所述陀螺儀檢測(cè)到的角速度信息和速度信息，所述LM629控制芯片進(jìn)一步與每一個(gè)所述運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元電性連接以控制所述運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元
工作；
所述兩輪微電腦鼠進(jìn)一步包括殼體和兩個(gè)車輪，所述殼體內(nèi)部設(shè)置所述沖刺伺服系統(tǒng)，所述殼體兩側(cè)分別設(shè)置一個(gè)所述車輪，每一個(gè)所述車輪與一個(gè)所述電機(jī)連接，每一個(gè)所述陀螺儀與一個(gè)所述車輪的轉(zhuǎn)軸連接，其中一個(gè)所述陀螺儀包括微機(jī)械角速度傳感器，另一個(gè)陀螺儀包括速度傳感器。
[0023]在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述兩輪微電腦鼠進(jìn)一步包括光電補(bǔ)償傳感器，所述光電補(bǔ)償傳感器與所述ARM9處理器電性連接。
[0024]本發(fā)明還提供一種所述兩輪微電腦鼠的控制方法，所述兩輪微電腦鼠包括所述的沖刺伺服系統(tǒng)，所述沖刺伺服系統(tǒng)包括沖刺控制單元、兩個(gè)運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元、兩個(gè)陀螺儀和電源供應(yīng)單元，所述電源供應(yīng)單元與所述沖刺控制單元電性連接，所述沖刺控制單元包括ARM9處理器和LM629控制芯片，所述ARM9處理器與LM629控制芯片電性連接以控制所述LM629控制芯片工作，所述ARM9處理器進(jìn)一步與每一個(gè)陀螺儀電性連接以接收所述陀螺儀檢測(cè)到的角速度信息和速度信息，所述LM629控制芯片進(jìn)一步與每一個(gè)所述運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元電性連接以控制所述運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元工作；
所述兩輪微電腦鼠的控制方法包括上位機(jī)控制模塊和運(yùn)動(dòng)控制模塊，所述上位機(jī)控制模塊包括迷宮讀取模塊、坐標(biāo)定位模塊和在線輸出模塊，所述運(yùn)動(dòng)控制模塊包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，輸入輸出模塊和LM629控制模塊，所述LM629控制模塊包括直線沖刺模塊、右轉(zhuǎn)沖刺模塊、左轉(zhuǎn)沖刺模塊、對(duì)角線沖刺模塊和U形沖刺模塊。
[0025]在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述LM629控制模塊控制所述兩輪微電腦鼠在每一段運(yùn)動(dòng)路程內(nèi)中的沖刺速度，所述沖刺速度依次分為恒加速運(yùn)動(dòng)階段、勻速運(yùn)動(dòng)階段和恒減速運(yùn)動(dòng)階段，在所述恒加速運(yùn)動(dòng)階段和恒減速運(yùn)動(dòng)階段，兩輪微電腦鼠的加速度均保持不變且大小相等。
[0026]在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述兩輪微電腦鼠包括探索沖刺和直接沖刺兩種沖刺模式，所述直接沖刺模式進(jìn)一步包括定速?zèng)_刺模式和不定速?zèng)_刺模式；在所述探索沖刺模式下，所述兩輪微電腦鼠自動(dòng)搜索完成迷宮探索到達(dá)終點(diǎn)后再返回起點(diǎn)，最后調(diào)取探索過程中獲取的迷宮信息快速?zèng)_刺到終點(diǎn)；在直接沖刺模式下，所述兩輪微電腦鼠直接調(diào)取歷史迷宮信息快速?zèng)_刺到終點(diǎn)。
[0027]本發(fā)明的有益效果是:
(I)同時(shí)采用ARM9處理器和LM629控制芯片分工工作，大大提高了運(yùn)算速度，避免產(chǎn)生大電流，縮短了開發(fā)周期短，并且程序可移植能力強(qiáng)；有效地防止了程序的跑飛，抗干擾能力大大增強(qiáng)；時(shí)刻監(jiān)測(cè)鋰離子電池的剩余容量，有利于了解電池的能量狀態(tài)，當(dāng)電池能量狀態(tài)較低時(shí)，可以在沖刺前提前換掉電池，從而減少了電池對(duì)高速?zèng)_刺的誤干擾；
(2 )在微電腦鼠快速?zèng)_刺過程中，所述ARM9處理器能夠?qū)χ绷麟姍C(jī)X和電機(jī)Y的轉(zhuǎn)矩進(jìn)行在線辨識(shí)并利用直流電機(jī)力矩與電流的關(guān)系進(jìn)行補(bǔ)償，減少了電機(jī)轉(zhuǎn)矩抖動(dòng)對(duì)微電腦鼠快速?zèng)_刺的影響；
(3)所述陀螺儀可以按時(shí)間累計(jì)確定角坐標(biāo)和測(cè)量車輪轉(zhuǎn)速，這對(duì)于微電腦鼠連續(xù)旋轉(zhuǎn)一定角度計(jì)算具有導(dǎo)航作用，可以實(shí)現(xiàn)兩輪微電腦鼠的速度大小和方向的獨(dú)立控制，有利于提高微電腦鼠沖刺時(shí)的穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)性能，使微電腦鼠更容易實(shí)現(xiàn)曲線軌跡的轉(zhuǎn)動(dòng)；
(4)所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊能夠存儲(chǔ)微電腦鼠的迷宮探索信息，有利于提取對(duì)應(yīng)信息并優(yōu)化二次沖刺的路徑，降低沖刺時(shí)間；
(5)所述LM629控制模塊依據(jù)具體路徑調(diào)取不同沖刺模塊控制沖刺方向和沖刺速度，自動(dòng)沖刺，杜絕接觸扣分，快捷安全；
(6)所述兩輪微電腦鼠包括兩種沖刺模式，滿足現(xiàn)實(shí)比賽的需求。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖，其中:
圖1是單片機(jī)控制的微電腦鼠的電路原理框圖；
圖2為本發(fā)明所述沖刺伺服系統(tǒng)的電路原理框圖；
圖3為本發(fā)明所述沖刺控制單元的工作原理圖；
圖4為本發(fā)明所述的兩輪微電腦鼠的控制方法的控制模塊框圖；
圖5為本發(fā)明所述兩輪微電腦鼠運(yùn)動(dòng)時(shí)的迷宮坐標(biāo)示意圖；
圖6是本發(fā)明所述兩輪微電腦鼠一較佳實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖7是本發(fā)明所述兩輪微電腦鼠的速度曲線圖；
圖8為本發(fā)明所述的兩輪微電腦鼠的控制方法的自動(dòng)沖刺程序流程圖；
圖9為本發(fā)明所述兩輪微電腦鼠的右轉(zhuǎn)沖刺示意圖；
圖10為本發(fā)明所述兩輪微電腦鼠的左轉(zhuǎn)沖刺示意圖；
圖11為本發(fā)明所述兩輪微電腦鼠運(yùn)動(dòng)時(shí)的樓梯形迷宮結(jié)構(gòu)圖；
圖12為本發(fā)明所述兩輪微電腦鼠沿著樓梯形迷宮進(jìn)行45度沖刺的示意圖；
圖13為本發(fā)明所述兩輪微電腦鼠運(yùn)動(dòng)時(shí)的U形迷宮結(jié)構(gòu)圖；
圖14為本發(fā)明所述兩輪微電腦鼠在U形迷宮內(nèi)的運(yùn)動(dòng)軌跡示意圖；
圖15為本發(fā)明所述兩輪微電腦鼠沿著U形迷宮沖刺的運(yùn)動(dòng)參數(shù)示意圖。
[0029]附圖中各部件的標(biāo)記如下:1、殼體，2、車輪，S1、第一個(gè)蔽障傳感器，S2、第二個(gè)蔽障傳感器，S3、第三個(gè)蔽障傳感器，S4、第四個(gè)蔽障傳感器，S5、第五個(gè)蔽障傳感器，S6、第六個(gè)蔽障傳感器，S7、光電補(bǔ)償傳感器。
【具體實(shí)施方式】
[0030]下面將對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0031]請(qǐng)參閱圖1至圖15,本發(fā)明實(shí)施例包括:
一種基于雙核兩輪高速微電腦鼠對(duì)角線沖刺伺服系統(tǒng)，應(yīng)用于兩輪微電腦鼠中，所述沖刺伺服系統(tǒng)包括沖刺控制單元、兩個(gè)運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元、兩個(gè)陀螺儀和電源供應(yīng)單元，所述電源供應(yīng)單元包括鋰離子電池,所述電源供應(yīng)單元與所述沖刺控制單元電性連接,所述沖刺控制單元包括ARM9處理器和LM629控制芯片，所述ARM9處理器與LM629控制芯片電性連接以控制所述LM629控制芯片工作，所述ARM9處理器進(jìn)一步與每一個(gè)陀螺儀電性連接以接收所述陀螺儀檢測(cè)到的角速度信息和速度信息，所述LM629控制芯片進(jìn)一步與每一個(gè)所述運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元電性連接以控制所述運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元工作。
[0032]ARM9 處理器米用 R I SC ( Reduce Instruction Computer，精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī))結(jié)構(gòu)，具有寄存器多、尋址方式簡(jiǎn)單、批量傳輸數(shù)據(jù)、使用地址自動(dòng)增減等特點(diǎn)。新一代的ARM9處理器，通過全新的設(shè)計(jì)，采用了更多的晶體管，能夠達(dá)到兩倍以上于ARM7處理器的處理能力，這種處理能力的提高是通過增加時(shí)鐘頻率和減少指令執(zhí)行周期實(shí)現(xiàn)的。
[0033]LM629是National semiconductor生產(chǎn)的一款用于精密運(yùn)動(dòng)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(gè)芯片內(nèi)集成了數(shù)字式運(yùn)動(dòng)控制的全部功能，使得設(shè)計(jì)一個(gè)快速、準(zhǔn)確的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的任務(wù)變得輕松、容易。
[0034]所述沖刺伺服系統(tǒng)進(jìn)一步包括兩個(gè)電機(jī)，兩個(gè)電機(jī)分別編號(hào)為X、Y，每一個(gè)所述電機(jī)與一個(gè)所述運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元電性連接。所述電機(jī)為高速直流電機(jī)，每一個(gè)所述電機(jī)上進(jìn)一步設(shè)置光電編碼器和電流傳感器，所述光電編碼器和電流傳感器分別與所述LM629控制芯片電性連接。
[0035]所述沖刺伺服系統(tǒng)進(jìn)一步包括至少六個(gè)蔽障傳感器，每一個(gè)所述蔽障傳感器分別與所述ARM9處理器電性連接。在本實(shí)施例中，所述蔽障傳感器的數(shù)量為六個(gè)，依次編號(hào)為S1、S2、S3、S4、S5、S6。所述蔽障傳感器為紅外線傳感器，所述紅外線傳感器包括紅外線發(fā)射器0ΡΕ5594Α和紅外線接收器TSL262。
[0036]本發(fā)明還提供一種兩輪微電腦鼠，包括所述的沖刺伺服系統(tǒng)，所述兩輪微電腦鼠進(jìn)一步包括殼體I和兩個(gè)車輪2，所述殼體I內(nèi)部設(shè)置所述沖刺伺服系統(tǒng)，所述殼體I兩側(cè)分別設(shè)置一個(gè)所述車輪2，每一個(gè)所述車輪2與一個(gè)所述電機(jī)連接，每一個(gè)所述陀螺儀與一個(gè)所述車輪2的轉(zhuǎn)軸連接，其中一個(gè)所述陀螺儀包括微機(jī)械角速度傳感器，另一個(gè)陀螺儀包括速度傳感器。
[0037]所述兩輪微電腦鼠進(jìn)一步包括光電補(bǔ)償傳感器，所述光電補(bǔ)償傳感器與所述ARM9處理器電性連接。
[0038]本發(fā)明還提供一種所述兩輪微電腦鼠的控制方法，包括上位機(jī)控制模塊和運(yùn)動(dòng)控制模塊，所述上位機(jī)控制模塊包括迷宮讀取模塊、坐標(biāo)定位模塊和在線輸出模塊，所述運(yùn)動(dòng)控制模塊包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，輸入輸出模塊和LM629控制模塊，所述LM629控制模塊包括直線沖刺模塊、右轉(zhuǎn)沖刺模塊、左轉(zhuǎn)沖刺模塊、對(duì)角線沖刺模塊和U形沖刺模塊。在本實(shí)施例中，所述直線沖刺模塊、右轉(zhuǎn)沖刺模塊、左轉(zhuǎn)沖刺模塊、對(duì)角線沖刺模塊和U形沖刺模塊依次編號(hào)為子程序1、子程序2、子程序3、子程序4、子程序5。
[0039]其中，所述LM629控制模塊控制所述兩輪微電腦鼠在每一段運(yùn)動(dòng)路程內(nèi)中的沖刺速度，所述沖刺速度依次分為恒加速運(yùn)動(dòng)階段、勻速運(yùn)動(dòng)階段和恒減速運(yùn)動(dòng)階段，在所述恒加速運(yùn)動(dòng)階段和恒減速運(yùn)動(dòng)階段，兩輪微電腦鼠的加速度均保持不變且大小相等。
[0040]此外，所述兩輪微電腦鼠包括探索沖刺和直接沖刺兩種沖刺模式；在所述探索沖刺模式下，所述兩輪微電腦鼠自動(dòng)搜索完成迷宮探索到達(dá)終點(diǎn)后再返回起點(diǎn)，最后調(diào)取探索過程中獲取的迷宮信息快速?zèng)_刺到終點(diǎn)；在直接沖刺模式下，所述兩輪微電腦鼠直接調(diào)取歷史迷宮信息快速?zèng)_刺到終點(diǎn)。在本實(shí)施例中，所述直接沖刺模式進(jìn)一步包括定速?zèng)_刺模式和不定速?zèng)_刺模式。
[0041]在具體應(yīng)用時(shí)，本發(fā)明開發(fā)時(shí)米用S3C2440A作為開發(fā)板核心,所述電腦鼠基本實(shí)現(xiàn)全貼片元器件材料，實(shí)現(xiàn)了單板控制，不僅節(jié)省了控制板占用空間，而且有利于體積和重量的減輕，有利于提高微電腦鼠伺服系統(tǒng)的穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)性能。
[0042]對(duì)于本文設(shè)計(jì)的雙核控制器，先把微電腦鼠放在迷宮起始點(diǎn)，在電源打開狀態(tài)下，微電腦鼠根據(jù)按鍵信息決定是自動(dòng)搜索完成迷宮探索或者是調(diào)取儲(chǔ)存的迷宮信息生成最優(yōu)沖刺路徑，然后依靠前方、左右側(cè)面蔽障傳感器根據(jù)實(shí)際導(dǎo)航環(huán)境傳輸參數(shù)給雙核控制器中的ARM9 (S3C2440A)，ARM9 (S3C2440A)處理后與LM629通訊，然后由LM629根據(jù)梯形圖參數(shù)開啟內(nèi)部伺服位置調(diào)節(jié)器處理兩個(gè)獨(dú)立電機(jī)的伺服控制，并把處理數(shù)據(jù)通訊給ARM9 (S3C2440A)，由ARM9 (S3C2440A)繼續(xù)處理后續(xù)的運(yùn)行狀態(tài)。
[0043]本發(fā)明的工作原理為:
I)在微電腦鼠打開電源瞬間，系統(tǒng)將會(huì)按照?qǐng)D8的方式完成沖刺，首先系統(tǒng)要完成初始化，然后等待按鍵信息，未接到按鍵信息命令之前，它一般會(huì)在起點(diǎn)坐標(biāo)(0，O)等待控制器發(fā)出的沖刺命令，根據(jù)按鍵信息，本發(fā)明有多種沖刺方法:如果按下的是START(啟動(dòng))鍵，說明系統(tǒng)要放棄以前的迷宮信息先進(jìn)行搜索，然后搜索完成后生成優(yōu)化的沖刺迷宮信息，微電腦鼠進(jìn)入自動(dòng)多次沖刺階段；如果按下的是RESET (復(fù)位)+STRAT (啟動(dòng))鍵，說明系統(tǒng)要調(diào)出已經(jīng)探索后的最優(yōu)迷宮，然后沿著起點(diǎn)開始快速向終點(diǎn)(7，7)、(7，8)、(8，7)、(8，8)沖刺；如果按下的是RESET (復(fù)位)+STRAT (啟動(dòng))+SPEED (速度)鍵，說明系統(tǒng)要調(diào)出已經(jīng)探索后的最優(yōu)迷宮，然后沿著起點(diǎn)以設(shè)定的沖刺速度開始快速向終點(diǎn)(7，7 )、( 7，8 )、( 8，7 )、(8，8)沖刺。
[0044]2)微電腦鼠放在起點(diǎn)坐標(biāo)(0，0)，接到任務(wù)后為了防止放錯(cuò)沖刺方向，其前方的傳感器S1、S6和會(huì)對(duì)前方的環(huán)境進(jìn)行判斷，確定有沒有擋墻進(jìn)入運(yùn)動(dòng)范圍，如存在擋墻將向ARM9 (S3C2440A)發(fā)出中斷請(qǐng)求，ARM9 (S3C2440A)會(huì)對(duì)中斷做第一時(shí)間響應(yīng)，然后禁止控制左右輪的LM629工作，封鎖微電腦鼠的電機(jī)X和電機(jī)Y的PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)，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(jìn)入前方的運(yùn)動(dòng)范圍，微電腦鼠將開啟復(fù)位電路，調(diào)取正常的迷宮信息，準(zhǔn)備進(jìn)行正常的沖刺。
[0045]3)在微電腦啟動(dòng)沖刺瞬間，傳感器S1、S2、S3、S4、S5、S6 (六個(gè)獨(dú)立的紅外發(fā)射管0PE5594A發(fā)出的紅外光經(jīng)接收器TSL262接受后轉(zhuǎn)化為周圍迷宮的信息)判斷周圍的環(huán)境并送給ARM9 (S3C2440A)，然后由ARM9 (S3C2440A)根據(jù)沖刺迷宮信息生成圖7的梯形圖生成速度-時(shí)間運(yùn)動(dòng)圖的指令給定值，這個(gè)圖形包含的面積就是微電腦鼠兩個(gè)電機(jī)X、電機(jī)Y要運(yùn)行的距離SI。然后與LM629通訊，LM629根據(jù)速度、加速度參數(shù)指令值然后結(jié)合光電編碼盤和電流傳感器的反饋生成驅(qū)動(dòng)兩軸直流電機(jī)的PWM波與方向。PWM波經(jīng)驅(qū)動(dòng)橋后驅(qū)動(dòng)兩個(gè)獨(dú)立電機(jī)，完成整個(gè)加速過程直到達(dá)到?jīng)_刺設(shè)定速度，并把處理數(shù)據(jù)通訊給ARM9(S3C2440A),由ARM9 (S3C2440A)繼續(xù)處理后續(xù)的運(yùn)行狀態(tài)。
[0046]4)在微電腦鼠沿著Y軸向前快速?zèng)_刺過程中如果迷宮信息中顯示前方有Z格直線坐標(biāo)下沒有擋墻進(jìn)入前方的運(yùn)動(dòng)范圍，系統(tǒng)進(jìn)入沖刺子程序1，微電腦鼠將存儲(chǔ)其現(xiàn)在的坐標(biāo)(X，Y)，并把向前運(yùn)動(dòng)Z格的位置參數(shù)并把此位置參數(shù)傳輸給ARM9 (S3C2440A)，然后ARM9(S3C2440A)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(yùn)動(dòng)發(fā)生器會(huì)根據(jù)這些參數(shù)生成驅(qū)動(dòng)左右輪的PWM波形，控制左右輪的電機(jī)向前運(yùn)動(dòng)快速，當(dāng)?shù)竭_(dá)設(shè)定目標(biāo)時(shí)，將更新其坐標(biāo)為(X，Y+Z)，為了快速?zèng)_刺需要，本發(fā)明舍棄了傳統(tǒng)單一速度沖刺模式，按照?qǐng)D7的速度和時(shí)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(yùn)動(dòng)Z格的距離。在其向前運(yùn)動(dòng)過程到達(dá)既定目標(biāo)時(shí)，在Y+Z〈15的前提下，判斷其坐標(biāo)是不是(7，7)、(7，8)、(8，
7)、(8，8)其中的一個(gè)，如果不是將繼續(xù)更新其坐標(biāo)，如果是的話通知控制器已經(jīng)沖刺到目標(biāo)，然后置返航探索標(biāo)志為1，沖刺標(biāo)志為O,微電腦鼠準(zhǔn)備沖刺后的二次返程探索,去搜尋更優(yōu)的迷宮路徑。
[0047]5)在微電腦鼠沿著Y軸反向向前快速?zèng)_刺過程中如果迷宮信息中顯示前方有Z格直線坐標(biāo)下沒有擋墻進(jìn)入前方的運(yùn)動(dòng)范圍，系統(tǒng)進(jìn)入沖刺子程序1，微電腦鼠將存儲(chǔ)其現(xiàn)在的坐標(biāo)(X，Y)，并把向前運(yùn)動(dòng)Z格的位置參數(shù)并把此位置參數(shù)傳輸給ARM9 (S3C2440A)，然后ARM9(S3C2440A)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(yùn)動(dòng)發(fā)生器會(huì)根據(jù)這些參數(shù)生成驅(qū)動(dòng)左右輪的PWM波形，控制左右輪的電機(jī)向Y軸反向運(yùn)動(dòng)，當(dāng)?shù)竭_(dá)設(shè)定目標(biāo)時(shí)，將更新其坐標(biāo)為(X，Y-Z)，為了快速?zèng)_刺需要，本發(fā)明舍棄了傳統(tǒng)單一速度沖刺模式，按照?qǐng)D7的速度和時(shí)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(yùn)動(dòng)Z格的距離。在其向前運(yùn)動(dòng)過程到達(dá)既定目標(biāo)時(shí)，在確定Υ-Ζ>0的前提下，判斷其坐標(biāo)是不是(7，7)、(7，8)、(8，7)、(8，8)其中的一個(gè)，如果不是將繼續(xù)更新其坐標(biāo)，如果是的話通知控制器已經(jīng)沖刺到目標(biāo)，然后置返航探索標(biāo)志為1，沖刺標(biāo)志為O,微電腦鼠準(zhǔn)備沖刺后的二次返程探索,去搜尋更優(yōu)的迷宮路徑；
6)在微電腦鼠沿著Y軸向前運(yùn)動(dòng)過程中如果有擋墻進(jìn)入前方的運(yùn)動(dòng)范圍，并且此時(shí)迷宮信息中左方有擋墻時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入沖刺子程序2，微電腦鼠將存儲(chǔ)此時(shí)坐標(biāo)(X，Y)，然后進(jìn)入圖9所示的曲線運(yùn)動(dòng)軌跡，在右沖刺轉(zhuǎn)彎時(shí)，ARM9 (S3C2440A)首先把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(dāng)前的速度和行走距離DashTurn_R90_Leading生成控制微電腦鼠運(yùn)動(dòng)的速度梯形圖和PWM波，然后控制左右輪工作；當(dāng)?shù)竭_(dá)既定目標(biāo)時(shí)，傳感器參考值R90_FrOntWallRef開始工作，防止外界干擾開始做誤差補(bǔ)償。誤差補(bǔ)償結(jié)束后開始調(diào)整直流電機(jī)X和直流電機(jī)Y速度為DashTurn_R90_VelXl和DashTurn_R90_VelYl，此時(shí)控制器會(huì)把曲線運(yùn)動(dòng)軌跡DashTurn_R90_Arcl傳送給ARM9 (S3C2440A)，ARM9 (S3C2440A)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(dāng)前的速度和行走距離DashTurn_R90_Arcl生成控制微電腦鼠運(yùn)動(dòng)的速度梯形圖和PWM波，然后控制左右輪工作；當(dāng)?shù)竭_(dá)既定目標(biāo)后，立即調(diào)整微電腦鼠速度為DashTurn_R90_VelX2和DashTurn_R90_VelY2, ARM9 (S3C2440A)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(dāng)前的速度和行走距離DashTurn_R90_Arc2生成控制微電腦鼠運(yùn)動(dòng)的速度梯形圖和PWM波，然后控制左右輪工作；當(dāng)?shù)竭_(dá)既定目標(biāo)后，微電腦鼠在陀螺儀控制下已經(jīng)右轉(zhuǎn)90度，控制器把直線行走很短的距離DashTurn_R90_Pass ing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(dāng)前的速度和行走距離DashTurn_R90_Passing生成控制微電腦鼠運(yùn)動(dòng)的速度梯形圖和PWM波，然后控制左右輪工作，當(dāng)?shù)竭_(dá)既定目標(biāo)后完成整個(gè)右轉(zhuǎn)彎的軌跡曲線運(yùn)動(dòng)。此時(shí)將更新其坐標(biāo)為(X+1，Y)，在X+K15的前提下，判斷其坐標(biāo)是不是(7，7)、(7，8)、(8，7)、(8，8)其中的一個(gè)，如果不是將繼續(xù)更新其坐標(biāo)，如果是的話通知控制器已經(jīng)沖刺到目標(biāo)，然后置返航探索標(biāo)志為1，沖刺標(biāo)志為O，微電腦鼠準(zhǔn)備沖刺后的二次返程探索，去搜尋更優(yōu)的迷宮路徑；
7)在微電腦鼠沿著Y軸向前運(yùn)動(dòng)過程中如果有擋墻進(jìn)入前方的運(yùn)動(dòng)范圍，并且此時(shí)迷宮信息中右方有擋墻時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入沖刺子程序3，微電腦鼠將存儲(chǔ)此時(shí)坐標(biāo)(X，Y)，然后進(jìn)入圖10所示的曲線運(yùn)動(dòng)軌跡，在右沖刺轉(zhuǎn)彎時(shí)，ARM9 (S3C2440A)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(dāng)前的速度和行走距離DashTurn_L90_Leading生成控制微電腦鼠運(yùn)動(dòng)的速度梯形圖和PWM波，然后控制左右輪工作；當(dāng)?shù)竭_(dá)既定目標(biāo)時(shí)，傳感器參考值L90_FrOntWallRef開始工作，防止外界干擾開始做誤差補(bǔ)償。誤差補(bǔ)償結(jié)束后開始調(diào)整直流電機(jī)X和直流電機(jī)Y速度為DashTurn_L90_VelXl和DashTurn_L90_VelYl，此時(shí)控制器會(huì)把曲線運(yùn)動(dòng)軌跡DashTurn_L90_Arcl傳送給ARM9 (S3C2440A)，ARM9 (S3C2440A)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(dāng)前的速度和行走距離DashTurn_L90_Arcl生成控制微電腦鼠運(yùn)動(dòng)的速度梯形圖和PWM波，然后控制左右輪工作；當(dāng)?shù)竭_(dá)既定目標(biāo)后，立即調(diào)整微電腦鼠速度為DashTurn_L90_VelX2和DashTurn_L90_VelY2, ARM9 (S3C2440A)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(dāng)前的速度和行走距離DashTurn_L90_Arc2生成控制微電腦鼠運(yùn)動(dòng)的速度梯形圖和PWM波，然后控制左右輪工作；當(dāng)?shù)竭_(dá)既定目標(biāo)后，微電腦鼠在陀螺儀控制下已經(jīng)左轉(zhuǎn)90度，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(dāng)前的速度和行走距離DashTurn_L90_Passing生成控制微電腦鼠運(yùn)動(dòng)的速度梯形圖和PWM波，然后控制左右輪工作，當(dāng)?shù)竭_(dá)既定目標(biāo)后完成整個(gè)左轉(zhuǎn)彎的軌跡曲線運(yùn)動(dòng)。此時(shí)將更新其坐標(biāo)為(X-1，Y)，在X-K15的前提下，判斷其坐標(biāo)是不是(7，7)、(7，8)、(8，7)、(8，8)其中的一個(gè)，如果不是將繼續(xù)更新其坐標(biāo)，如果是的話通知控制器已經(jīng)沖刺到目標(biāo)，然后置返航探索標(biāo)志為1，沖刺標(biāo)志為0，微電腦鼠準(zhǔn)備沖刺后的二次返程探索，去搜尋更優(yōu)的迷宮路徑；
8)在微電腦鼠沿著X軸、Y軸向前運(yùn)動(dòng)過程中如果有類似圖11的樓梯型迷宮擋墻進(jìn)入前方的運(yùn)動(dòng)范圍，系統(tǒng)進(jìn)入沖刺子程序4，微電腦鼠將存儲(chǔ)此時(shí)坐標(biāo)(X，Y)，系統(tǒng)進(jìn)入沖刺子程序4，然后進(jìn)入圖12所示的對(duì)角線運(yùn)動(dòng)軌跡，在直道坐標(biāo)為(X，Y)時(shí)，雙核控制器控制直流電機(jī)X和直流電機(jī)Y以相同的速度勻速前進(jìn)，在前進(jìn)過程中傳感器S2、S3和S4、S5共同作用，保證微電腦鼠沖刺的時(shí)候一定沿著迷宮中線行駛，即將沖出坐標(biāo)為(X，Y)迷宮方格時(shí)，微電腦鼠前方傳感器SI和S6將工作，當(dāng)讀到預(yù)設(shè)值時(shí)，說明微電腦鼠的前部已經(jīng)進(jìn)入坐標(biāo)(X+1，Y)，然后把微電腦鼠傳感器SI位置到電機(jī)中心的距離SX傳輸給ARM9 (S3C2440A), ARM9 (S3C2440A)首先把行走直線很短的距離SX按照不同的沖刺條件時(shí)間要求轉(zhuǎn)化為速度參數(shù)以及加速度參數(shù)指令值，然后LM629結(jié)合電機(jī)X和電機(jī)Y上的光電編碼器和電流傳感器的反饋經(jīng)內(nèi)部PID調(diào)節(jié)器，生成控制左右輪的PWM波，然后控制左右輪以相同的加速度和速度直線前進(jìn)；當(dāng)?shù)竭_(dá)既定目標(biāo)時(shí)，把此時(shí)的迷宮坐標(biāo)更新為(X+1，Y)；微電腦鼠開始為45度對(duì)角線沖刺做姿態(tài)調(diào)整，此時(shí)ARM9 (S3C2440A)會(huì)把曲線運(yùn)動(dòng)軌跡R_Arcl_45按照不同的沖刺條件時(shí)間要求轉(zhuǎn)化為速度參數(shù)以及加速度參數(shù)指令值，然后LM629結(jié)合電機(jī)X和電機(jī)Y上的光電編碼器和電流傳感器的反饋經(jīng)內(nèi)部PID調(diào)節(jié)器，生成控制左右輪的PWM波，然后控制左右輪以恒定的比值前進(jìn)；當(dāng)?shù)竭_(dá)既定目標(biāo)后，立即調(diào)整微電腦鼠左右輪的速度，ARM9(S3C2440A)把曲線運(yùn)動(dòng)軌跡R_Arc2_45按照不同的沖刺條件時(shí)間要求轉(zhuǎn)化為速度參數(shù)以及加速度參數(shù)指令值，然后LM629結(jié)合電機(jī)X和電機(jī)Y上的光電編碼器和電流傳感器的反饋經(jīng)內(nèi)部PID調(diào)節(jié)器，生成控制左右輪的PWM波，然后控制左右輪以恒定的比值前進(jìn)；在陀螺儀的控制下，保證到達(dá)當(dāng)?shù)竭_(dá)既定目標(biāo)A點(diǎn)時(shí)曲線R_Arc2_45的斜率為45度，然后控制器把直線行走很短的距離Passingl按照不同的沖刺條件時(shí)間要求轉(zhuǎn)化為速度參數(shù)以及加速度參數(shù)指令值，然后LM629結(jié)合電機(jī)X和電機(jī)Y上的光電編碼器和電流傳感器的反饋經(jīng)內(nèi)部PID調(diào)節(jié)器，生成控制左右輪的PWM波，然后控制左右輪以相同的加速度和速度前進(jìn)，當(dāng)?shù)竭_(dá)既定目標(biāo)后通過三段不同的軌跡完成整個(gè)右轉(zhuǎn)彎45度方向改變的軌跡曲線運(yùn)動(dòng)，微電腦鼠進(jìn)入對(duì)角線沖刺階段，此時(shí)前方傳感器SI和S6開始工作；ARM9(S3C2440A)首先把行走直線距離按照不同的沖刺條件時(shí)間要求轉(zhuǎn)化為速度參數(shù)以及加速度參數(shù)指令值，然后LM629結(jié)合電機(jī)X和電機(jī)Y上的光電編碼器、電流傳感器的反饋和傳感器SI和S6對(duì)前方柱子的探測(cè)，經(jīng)內(nèi)部PID調(diào)節(jié)器，生成控制左右輪的PWM波，然后控制左右輪以相同的加速度和速度直線前進(jìn)；當(dāng)?shù)竭_(dá)既定目標(biāo)時(shí)，微電腦鼠完成在坐標(biāo)(X+LY-1)到坐標(biāo)(X+2，Y-1)下的對(duì)角線沖刺，微電腦鼠完成一格樓梯迷宮的沖刺，把此時(shí)的迷宮坐標(biāo)更新為(Χ+2，Υ-2);依次類推，微電腦鼠完成Z格樓梯迷宮的沖刺，更新迷宮為(X+Z+l, Υ-Ζ-1)，微電腦鼠開始做轉(zhuǎn)出動(dòng)作，此時(shí)控制器會(huì)把曲線運(yùn)動(dòng)軌跡L_Arc3_45按照不同的沖刺條件時(shí)間要求轉(zhuǎn)化為速度參數(shù)以及加速度參數(shù)指令值，然后LM629結(jié)合電機(jī)X和電機(jī)Y上的光電編碼器和電流傳感器的反饋經(jīng)內(nèi)部PID調(diào)節(jié)器，生成控制左右輪的PWM波，然后控制左右輪以恒定的比值前進(jìn)；當(dāng)?shù)竭_(dá)既定目標(biāo)后，立即調(diào)整微電腦鼠左右輪的速度，控制器把曲線運(yùn)動(dòng)軌跡L_Arc4_45按照不同的沖刺條件時(shí)間要求轉(zhuǎn)化為速度參數(shù)以及加速度參數(shù)指令值，然后LM629結(jié)合電機(jī)X和電機(jī)Y上的光電編碼器和電流傳感器的反饋經(jīng)內(nèi)部PID調(diào)節(jié)器，生成控制左右輪的PWM波，然后控制左右輪以恒定的比值前進(jìn)；在陀螺儀的控制下，保證到達(dá)當(dāng)?shù)竭_(dá)既定目標(biāo)B點(diǎn)時(shí)曲線L_Arc4_45的斜率為O度，然后控制器把直線行走很短的距離Passing2按照不同的沖刺條件時(shí)間要求轉(zhuǎn)化為速度參數(shù)以及加速度參數(shù)指令值，然后LM629結(jié)合電機(jī)X和電機(jī)Y上的光電編碼器和電流傳感器的反饋經(jīng)內(nèi)部PID調(diào)節(jié)器，生成控制左右輪的PWM波，然后控制左右輪以相同的加速度和速度前進(jìn)，當(dāng)?shù)竭_(dá)既定目標(biāo)后通過三段不同的軌跡完成在坐標(biāo)(X+Z+l，Y-Z-1)下整個(gè)左轉(zhuǎn)彎45度曲線軌跡的運(yùn)動(dòng)，微電腦鼠完成對(duì)角線沖刺后變?yōu)橹甭返能壽E改變，微電腦鼠進(jìn)入直線沖刺階段，此時(shí)前方傳感器S2、S3、S4和S5開始工作，進(jìn)入直線導(dǎo)航；并更新當(dāng)前坐標(biāo)為(X+Z+2，Y-Z-1)在 X+Z+2〈15 和 Y-Z-DO 的前提下，判斷其坐標(biāo)是不是(7，7)、(7,8), (8,7), (8,8)其中的一個(gè)，如果不是將繼續(xù)更新其坐標(biāo)，如果是的話通知控制器已經(jīng)沖刺到目標(biāo)，然后置返航探索標(biāo)志為1，沖刺標(biāo)志為0，微電腦鼠準(zhǔn)備沖刺后的二次返程探索，去搜尋更優(yōu)的迷宮路徑； 9)在微電腦鼠沿著X軸、Y軸向前運(yùn)動(dòng)過程中如果有類似圖13的U型迷宮擋墻進(jìn)入前方的運(yùn)動(dòng)范圍，系統(tǒng)進(jìn)入沖刺子程序5，微電腦鼠將存儲(chǔ)此時(shí)坐標(biāo)(X，Y)，然后進(jìn)入圖14、圖15所示的曲線運(yùn)動(dòng)軌跡，在一次右沖刺轉(zhuǎn)彎時(shí)，ARM9 (S3C2440A)首先把行走直線很短的距離Leadingl按照不同的沖刺條件時(shí)間要求轉(zhuǎn)化為速度參數(shù)以及加速度參數(shù)指令值，然后與LM629通訊，LM629結(jié)合電機(jī)X和電機(jī)Y上的光電編碼器和電流傳感器的反饋經(jīng)內(nèi)部伺服調(diào)節(jié)器，生成控制左右輪的PWM波控制左右輪以相同的加速度和速度直線前進(jìn)；當(dāng)?shù)竭_(dá)既定目標(biāo)時(shí)，把此時(shí)的迷宮坐標(biāo)更新為(X-1，Y)，傳感器參考值R90_FrontWallRef開始工作，防止外界干擾開始做誤差補(bǔ)償。誤差補(bǔ)償結(jié)束后，控制器會(huì)把曲線運(yùn)動(dòng)軌跡R_Arcl按照不同的沖刺條件時(shí)間要求轉(zhuǎn)化為速度參數(shù)以及加速度參數(shù)指令值，，然后與LM629通訊，LM629結(jié)合電機(jī)X和電機(jī)Y上的光電編碼器和電流傳感器的反饋經(jīng)內(nèi)部伺服調(diào)節(jié)器，生成控制左右輪的PWM波控制左右輪的速度以恒定的比值轉(zhuǎn)彎；當(dāng)?shù)竭_(dá)既定目標(biāo)后，立即調(diào)整微電腦鼠的速度，控制器會(huì)把曲線運(yùn)動(dòng)軌跡R_Arc2按照不同的沖刺條件時(shí)間要求轉(zhuǎn)化為速度參數(shù)以及加速度參數(shù)指令值，然后與LM629通訊，LM629結(jié)合電機(jī)X和電機(jī)Y上的光電編碼器和電流傳感器的反饋經(jīng)內(nèi)部伺服調(diào)節(jié)器，生成控制左右輪的PWM控制左右輪的速度以恒定的比值轉(zhuǎn)彎；當(dāng)?shù)竭_(dá)既定目標(biāo)后，微電腦鼠在陀螺儀控制下已經(jīng)右轉(zhuǎn)90度，控制器把直線行走很短的距離PaSSingl+Leading2，按照不同的沖刺條件時(shí)間要求轉(zhuǎn)化為速度參數(shù)以及加速度參數(shù)指令值，，然后與LM629通訊，LM629結(jié)合電機(jī)X和電機(jī)Y上的光電編碼器和電流傳感器的反饋經(jīng)內(nèi)部伺服調(diào)節(jié)器，生成控制左右輪的PWM波控制左右輪以相同的加速度和速度前進(jìn)，當(dāng)傳感器S5的值產(chǎn)生有低電平到高電平的躍變時(shí)，更新微電腦鼠坐標(biāo)為(X-1，Y+1)，微電腦鼠繼續(xù)以當(dāng)前的速度和加速前進(jìn)，當(dāng)?shù)竭_(dá)既定目標(biāo)時(shí)，傳感器參考值R90_FrOntWallRef開始工作，防止外界干擾開始做誤差補(bǔ)償。誤差補(bǔ)償結(jié)束后，微電腦鼠繼續(xù)右轉(zhuǎn)，控制器會(huì)把曲線運(yùn)動(dòng)軌跡R_Arcl按照不同的沖刺條件時(shí)間要求轉(zhuǎn)化為速度參數(shù)以及加速度參數(shù)指令值，，然后與LM629通訊，LM629結(jié)合電機(jī)X和電機(jī)Y上的光電編碼器和電流傳感器的反饋經(jīng)內(nèi)部伺服調(diào)節(jié)器，生成控制左右輪的PWM波控制左右輪的速度以恒定的比值轉(zhuǎn)彎；當(dāng)?shù)竭_(dá)既定目標(biāo)后，立即調(diào)整微電腦鼠的速度，控制器會(huì)把曲線運(yùn)動(dòng)軌跡R_Arc2按照不同的沖刺條件時(shí)間要求轉(zhuǎn)化為速度參數(shù)以及加速度參數(shù)指令值，，然后與LM629通訊，LM629結(jié)合電機(jī)X和電機(jī)Y上的光電編碼器和電流傳感器的反饋經(jīng)內(nèi)部伺服調(diào)節(jié)器，生成控制左右輪的PWM波控制左右輪的速度以恒定的比值轉(zhuǎn)彎；當(dāng)?shù)竭_(dá)既定目標(biāo)后，微電腦鼠在陀螺儀控制下已經(jīng)右轉(zhuǎn)90度，控制器把直線行走很短的距離Passing2按照不同的沖刺條件時(shí)間要求轉(zhuǎn)化為速度參數(shù)以及加速度參數(shù)指令值，，然后與LM629通訊，LM629結(jié)合電機(jī)X和電機(jī)Y上的光電編碼器和電流傳感器的反饋經(jīng)內(nèi)部伺服調(diào)節(jié)器，生成控制左右輪的PWM波控制左右輪以相同的加速度和速度前進(jìn)，到達(dá)既定目標(biāo)后，微電腦鼠完成一個(gè)U型迷宮的沖刺，更新微電腦鼠坐標(biāo)為(X，Y+1)，并判斷其坐標(biāo)是不是(7，7)、(7，
8)、(8，7)、(8，8)其中的一個(gè)，如果不是將繼續(xù)更新其坐標(biāo)，如果是的話通知控制器已經(jīng)沖刺到目標(biāo)，然后置返航探索標(biāo)志為1，沖刺標(biāo)志為O,微電腦鼠準(zhǔn)備沖刺后的二次返程探索，去搜尋更優(yōu)的迷宮路徑；
9)當(dāng)微電腦鼠沖刺到達(dá)(7，7)、(7，8)、(8，7)、(8，8)后會(huì)準(zhǔn)備沖刺后的返程探索以便搜尋更優(yōu)的路徑，控制器會(huì)調(diào)出其已經(jīng)存儲(chǔ)的迷宮信息，然后計(jì)算出可能存在的其它最佳路徑，然后返程開始進(jìn)入其中認(rèn)為最優(yōu)的一條。[0048]10)在微電腦鼠進(jìn)入迷宮返程探索時(shí)，其導(dǎo)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(hào)送給ARM9 (S3C2440A)，經(jīng)ARM9 (S3C2440A)判斷后送給LM629，由LM629運(yùn)算后與ARM9(S3C2440A)進(jìn)行通訊，然后由控制器送控制信號(hào)給導(dǎo)航的電機(jī)X和電機(jī)Y進(jìn)行確定:如果進(jìn)入已經(jīng)搜索的區(qū)域?qū)⑦M(jìn)行快速前進(jìn)，ARM9 (S3C2440A)會(huì)加大控制電機(jī)的占空比，以快速通過已知區(qū)域，減少二次探索時(shí)間；如果是未知返回區(qū)域則采用正常速度搜索，并時(shí)刻更新其坐標(biāo)(X，Y)，并判斷其坐標(biāo)是不是(0，0)，如果是的話置返航探索標(biāo)志為O,微電腦鼠進(jìn)入沖刺階段,并置沖刺標(biāo)志為I。
[0049]11)為了能夠?qū)崿F(xiàn)微電腦鼠準(zhǔn)確迷宮沖刺的坐標(biāo)計(jì)算功能，微電腦鼠左右的傳感器S2、S3和S4、S5會(huì)時(shí)刻對(duì)周圍的迷宮擋墻和柱子進(jìn)行探測(cè)，如果S2、S3或者S4、S5發(fā)現(xiàn)傳感器信號(hào)發(fā)生了躍變，則說明微電腦鼠進(jìn)入了迷宮擋墻和柱子的交接點(diǎn)，此時(shí)側(cè)面?zhèn)鞲衅鱏2或者是S5會(huì)精確探測(cè)這一時(shí)刻，當(dāng)再次出現(xiàn)躍變時(shí)，說明老鼠已經(jīng)開始當(dāng)前的迷宮格子，ARM9 (S3C2440A)會(huì)根據(jù)微電腦鼠當(dāng)前運(yùn)行的距離進(jìn)行計(jì)算并根據(jù)對(duì)傳感器反饋信息進(jìn)行補(bǔ)償，本發(fā)明在高速直流電機(jī)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(biāo)計(jì)算不會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤，保證了微電腦鼠的快速?zèng)_刺時(shí)迷宮讀取的準(zhǔn)確性。
[0050]12)為了能夠減少光源對(duì)微電腦鼠沖刺的干擾，本發(fā)明加入了光電補(bǔ)償傳感器S7，此傳感器會(huì)在微電腦鼠沖刺階段對(duì)周圍的異常光源進(jìn)行讀取，并自動(dòng)送給控制器做實(shí)時(shí)補(bǔ)償，消除了外界光源對(duì)沖刺的干擾。
[0051]13)在微電腦鼠沖刺過程中4觀9(530244(^)會(huì)對(duì)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩進(jìn)行在線辨識(shí)，當(dāng)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩收到外界干擾出現(xiàn)較大抖動(dòng)時(shí)，控制器會(huì)利用電機(jī)力矩與電流的關(guān)系進(jìn)行時(shí)候補(bǔ)償，減少了電機(jī)轉(zhuǎn)矩抖動(dòng)對(duì)微電腦鼠快速?zèng)_刺的影響。
[0052]14)如果微電腦鼠在沖刺過程中遇到地面打滑或者是讀錯(cuò)迷宮信息時(shí)，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)撞墻的現(xiàn)象，此時(shí)電機(jī)的電流將增大，當(dāng)超過設(shè)定值時(shí)，LM629的中斷命令LPES將會(huì)向ARM9 (S3C2440A)發(fā)出中斷請(qǐng)求，此時(shí)ARM9 (S3C2440A)會(huì)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(duì)系統(tǒng)硬件的破壞。
[0053]15)當(dāng)微電腦完成整個(gè)沖刺過程到達(dá)(7，7)、(7，8)、(8，7)、(8，8)，微電腦鼠會(huì)置探索標(biāo)志為1，微電腦鼠返程探索回到起始點(diǎn)(0，0)，ARM9 (S3C2440A)將控制LM629使得微電腦起始坐標(biāo)(0，O)中心點(diǎn)停車，然后重新調(diào)整LM629的PWM波輸出，使得電機(jī)X和電機(jī)Y以相反的方向運(yùn)動(dòng)，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(biāo)志為1，系統(tǒng)進(jìn)入二次快速?zèng)_刺階段。然后按照沖刺——探索沖刺，完成多次的沖刺，以達(dá)到快速?zèng)_刺的目的。
[0054]本發(fā)明的有益效果為:
(1)同時(shí)采用ARM9處理器和LM629控制芯片分工工作，大大提高了運(yùn)算速度，避免產(chǎn)生大電流，縮短了開發(fā)周期短，并且程序可移植能力強(qiáng)；有效地防止了程序的跑飛，抗干擾能力大大增強(qiáng)；時(shí)刻監(jiān)測(cè)鋰離子電池的剩余容量，有利于了解電池的能量狀態(tài)，當(dāng)電池能量狀態(tài)較低時(shí)，可以在沖刺前提前換掉電池，從而減少了電池對(duì)高速?zèng)_刺的誤干擾；
(2)在微電腦鼠快速?zèng)_刺過程中，所述ARM9處理器能夠?qū)χ绷麟姍C(jī)X和電機(jī)Y的轉(zhuǎn)矩進(jìn)行在線辨識(shí)并利用直流電機(jī)力矩與電流的關(guān)系進(jìn)行補(bǔ)償，減少了電機(jī)轉(zhuǎn)矩抖動(dòng)對(duì)微電腦鼠快速?zèng)_刺的影響； (3)所述陀螺儀可以按時(shí)間累計(jì)確定角坐標(biāo)和測(cè)量車輪2轉(zhuǎn)速，這對(duì)于微電腦鼠連續(xù)旋轉(zhuǎn)一定角度計(jì)算具有導(dǎo)航作用，可以實(shí)現(xiàn)兩輪微電腦鼠的速度大小和方向的獨(dú)立控制，有利于提高微電腦鼠沖刺時(shí)的穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)性能，使微電腦鼠更容易實(shí)現(xiàn)曲線軌跡的轉(zhuǎn)動(dòng)；
(4)所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊能夠存儲(chǔ)微電腦鼠的迷宮探索信息，有利于提取對(duì)應(yīng)信息并優(yōu)化二次沖刺的路徑，降低沖刺時(shí)間；
(5)所述LM629控制模塊依據(jù)具體路徑調(diào)取不同沖刺模塊控制沖刺方向和沖刺速度，自動(dòng)沖刺，杜絕接觸扣分，快捷安全；
(6)所述兩輪微電腦鼠包括兩種沖刺模式，滿足現(xiàn)實(shí)比賽的需求。
[0055]以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書內(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(yùn)用在其它相關(guān)的【技術(shù)領(lǐng)域】，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于雙核兩輪高速微電腦鼠對(duì)角線沖刺伺服系統(tǒng)，應(yīng)用于兩輪微電腦鼠中，其特征在于，所述沖刺伺服系統(tǒng)包括沖刺控制單元、兩個(gè)運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元、兩個(gè)陀螺儀和電源供應(yīng)單元，所述電源供應(yīng)單元與所述沖刺控制單元電性連接，所述沖刺控制單元包括ARM9處理器和LM629控制芯片，所述ARM9處理器與LM629控制芯片電性連接以控制所述LM629控制芯片工作，所述ARM9處理器進(jìn)一步與每一個(gè)陀螺儀電性連接以接收所述陀螺儀檢測(cè)到的角速度信息和速度信息，所述LM629控制芯片進(jìn)一步與每一個(gè)所述運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元電性連接以控制所述運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元工作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于雙核兩輪高速微電腦鼠對(duì)角線沖刺伺服系統(tǒng)，其特征在于，所述沖刺伺服系統(tǒng)進(jìn)一步包括兩個(gè)電機(jī)，每一個(gè)所述電機(jī)與一個(gè)所述運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元電性連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于雙核兩輪高速微電腦鼠對(duì)角線沖刺伺服系統(tǒng)，其特征在于，所述電源供應(yīng)單元包括鋰離子電池，所述電機(jī)為高速直流電機(jī)，每一個(gè)所述電機(jī)上進(jìn)一步設(shè)置光電編碼器和電流傳感器，所述光電編碼器和電流傳感器分別與所述LM629控制芯片電性連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于雙核兩輪高速微電腦鼠對(duì)角線沖刺伺服系統(tǒng)，其特征在于，所述沖刺伺服系統(tǒng)進(jìn)一步包括至少六個(gè)蔽障傳感器，每一個(gè)所述蔽障傳感器分別與所述ARM9處理器電性連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于雙核兩輪高速微電腦鼠對(duì)角線沖刺伺服系統(tǒng)，其特征在于，所述蔽障傳感器為 紅外線傳感器，所述紅外線傳感器包括紅外線發(fā)射器0PE5594A和紅外線接收器TSL262。
6.一種兩輪微電腦鼠，其特征在于，包括如權(quán)利要求1至5任一所述的沖刺伺服系統(tǒng)，所述兩輪微電腦鼠進(jìn)一步包括殼體(1)和兩個(gè)車輪(2)，所述殼體內(nèi)部設(shè)置所述沖刺伺服系統(tǒng)，所述殼體兩側(cè)分別設(shè)置一個(gè)所述車輪，每一個(gè)所述車輪與一個(gè)所述電機(jī)連接，每一個(gè)所述陀螺儀與一個(gè)所述車輪的轉(zhuǎn)軸連接，其中一個(gè)所述陀螺儀包括微機(jī)械角速度傳感器，另一個(gè)陀螺儀包括速度傳感器。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的兩輪微電腦鼠，其特征在于，所述兩輪微電腦鼠進(jìn)一步包括光電補(bǔ)償傳感器(S7 )，所述光電補(bǔ)償傳感器與所述ARM9處理器電性連接。
8.—種如權(quán)利要求7所述兩輪微電腦鼠的控制方法，其特征在于，包括上位機(jī)控制模塊和運(yùn)動(dòng)控制模塊，所述上位機(jī)控制模塊包括迷宮讀取模塊、坐標(biāo)定位模塊和在線輸出模塊，所述運(yùn)動(dòng)控制模塊包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，輸入輸出模塊和LM629控制模塊，所述LM629控制模塊包括直線沖刺模塊、右轉(zhuǎn)沖刺模塊、左轉(zhuǎn)沖刺模塊、對(duì)角線沖刺模塊和U形沖刺模塊。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的兩輪微電腦鼠的控制方法，其特征在于，所述LM629控制模塊控制所述兩輪微電腦鼠在每一段運(yùn)動(dòng)路程內(nèi)中的沖刺速度，所述沖刺速度依次分為恒加速運(yùn)動(dòng)階段、勻速運(yùn)動(dòng)階段和恒減速運(yùn)動(dòng)階段，在所述恒加速運(yùn)動(dòng)階段和恒減速運(yùn)動(dòng)階段，兩輪微電腦鼠的加速度均保持不變且大小相等。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的兩輪微電腦鼠的控制方法，其特征在于，所述兩輪微電腦鼠包括探索沖刺和直接沖刺兩種沖刺模式，所述直接沖刺模式進(jìn)一步包括定速?zèng)_刺模式和不定速?zèng)_刺模式；在所述探索沖刺模式下，所述兩輪微電腦鼠自動(dòng)搜索完成迷宮探索到達(dá)終點(diǎn)后再返回起點(diǎn)，最后調(diào)取探索過程中獲取的迷宮信息快速?zèng)_刺到終點(diǎn)；在直接沖刺模式下，所述兩輪微電腦鼠直`接調(diào)取歷史迷宮信息快速?zèng)_刺到終點(diǎn)。
【文檔編號(hào)】G05B19/042GK103529836SQ201310443792
【公開日】2014年1月22日 申請(qǐng)日期:2013年9月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月26日
【發(fā)明者】王應(yīng)海, 張好明 申請(qǐng)人:蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院