基于arm9四輪快速微電腦鼠連轉沖刺伺服系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于ARM9四輪快速微電腦鼠連轉沖刺伺服系統(tǒng)，包括主控制電路、兩個驅動電路和四個高速永磁直流電機，所述主控制電路分別與每一個所述驅動電路電性連接，每一個所述驅動電路分別與兩個所述高速永磁直流電機電性連接，所述主控制電路包括ARM9處理器，所述驅動電路包括L298N芯片。本發(fā)明采用L298N芯片驅動電機，極大地減少了驅動電路所占用的空間，提高了系統(tǒng)的沖刺效率和穩(wěn)定性；采用四輪驅動結構，提高了微電腦鼠沖刺時的穩(wěn)定性和行駛能力；所述陀螺儀能夠提高微電腦鼠沖刺時的穩(wěn)定性和動態(tài)性能；所述數(shù)據(jù)存儲模塊能夠存儲微電腦鼠已經(jīng)探索的迷宮信息，便于優(yōu)化二次沖刺的路徑，減少沖刺時間。
【專利說明】基于ARM9四輪快速微電腦鼠連轉沖刺伺服系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于ARM9四輪快速微電腦鼠連轉沖刺伺服系統(tǒng)。
【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，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。微電腦鼠比賽在國外已經(jīng)有30幾年的歷史，現(xiàn)在每年在國外都要舉行上百場的國際微電腦鼠大賽。
[0003]微電腦鼠競賽采用運行時間、迷宮時間和碰觸這三個參數(shù)，從速度、求解迷宮的效率和電腦鼠的可靠性三個方面來進行評分，不同的國家采用不同的評分標準，最有代表的四個國家標準為:
(1)美國IEEEAPEC國際微電腦鼠機器人競賽:探索時間、沖刺時間和固定的接觸扣分，都記入總成績，得分=探索時間/30 +沖刺時間+固定接觸扣分；
(2)全日本國際微電腦鼠機器人大會(專家級):總成績僅計算沖刺時間，得分=最佳沖刺時間；
(3)英國微電腦鼠機器人挑戰(zhàn)賽:探索時間、沖刺時間和可變的接觸扣分都記入總成績，得分=探索時間/30 +沖刺時間+變動接觸扣分；
(4)新加坡機器人大賽:探索時間、沖刺時間記入總成績；每次接觸機器人將減少一次嘗試機會，得分=探索時間/30 +沖刺時間。
[0004]從上面的國際標準來看，沖刺時間決定整個微電腦鼠的成敗，由于國內研發(fā)此機器人的單位較少，相對研發(fā)水平比較落后，研發(fā)的微電腦鼠結構如圖1，長時間運行發(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，而且傳感器的設置有誤，使得微電腦鼠在快速沖刺時對周圍迷宮的判斷存在一定的誤判，使得微電腦在快速沖刺的時候容易撞上前方的擋墻。
[0005](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)，導致對沖刺位置的記憶出現(xiàn)錯誤，有的時候找不到?jīng)_刺的終點。
[0006](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快速沖刺。
[0007](4)由于采用比較低級的算法，使得最佳迷宮的計算和沖刺路徑的計算都有一定的問題，研發(fā)的微電腦鼠基本上不會多次自動加速沖刺，在一般迷宮當中的沖刺一般都要花費15?30秒的時間，這使得在真正的國際復雜迷宮大賽中無法取勝。
[0008](5)由于微電腦鼠在快速沖刺過程中需要頻繁的剎車和啟動，加重了單片機的工作量，單片信號處理器無法滿足微電腦鼠快速沖刺的要求。
[0009]( 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和重量比較龐大，而且重心較高，無法滿足快速沖刺的要求。[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。
[0011](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很難辦到，使得微電腦鼠在高速沖刺時會在迷宮當中搖擺幅度較大，經(jīng)常出現(xiàn)撞墻的現(xiàn)象發(fā)生，導致沖刺失敗。
[0012](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，當遇到掉電情況時候所有的信息將消失，這使得整個沖刺過程無法完成。
[0013](10)由于沒有角速度傳感器的輔助進行轉彎，經(jīng)常出現(xiàn)轉彎角度過小或者過大的現(xiàn)象發(fā)生，然后依靠導航的傳感器進行補償，導致在連續(xù)多次轉彎的迷宮中出現(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，致使前方傳感器錯誤引導快速沖刺的微電腦鼠，導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](12)由于受單片機容量影響，現(xiàn)有的微電腦鼠基本上都只有兩個動力驅動輪，采用兩輪差速方式行駛，使得系統(tǒng)對兩軸的伺服要求較高，特別是直線加速沖刺導航時，要求速度和加速度要追求嚴格的一致，否則直線導航將會失敗，導致微電腦鼠出現(xiàn)撞墻的現(xiàn)象發(fā)生。
[0016](13)兩輪微電腦鼠系統(tǒng)在加速時由于重心后移，使得老鼠前部輕飄，即使在良好的路面上微電腦鼠也會打滑，有可能導致撞墻的現(xiàn)象出現(xiàn)，不利于高速微電腦鼠沖刺的發(fā)展。
[0017](14)兩輪微電腦鼠系統(tǒng)在正常行駛時如果設計不當造成重心前偏，將導致驅動輪上承受的正壓力減小，這時微電腦鼠系統(tǒng)更加容易打滑，也更容易走偏，導致導航失敗。
[0018](15)兩輪微電腦鼠系統(tǒng)在正常行駛時如果設計不當造成重心側偏將導致兩個驅動輪承受的正壓力不同，在快速啟動時兩輪打滑程度不一致，瞬間就偏離軌跡，轉彎時，其中正壓力小的輪子可能打滑，導致轉彎困難。
[0019](16)由于采用兩個動力輪驅動，為了滿足復雜狀態(tài)下的加速和減速，使得單個驅動電機的功率較大，不僅占用的空間較大，而且有時候在一些相對需求能量較低的狀態(tài)下造成“大馬拉小車”的現(xiàn)象出現(xiàn)，不利于微電腦鼠本體微型化發(fā)展和微電腦鼠系統(tǒng)能源的節(jié)省。
[0020]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。
【發(fā)明內容】
[0021]本發(fā)明主要解決的技術問題是提供一種基于ARM9四輪快速微電腦鼠連轉沖刺伺服系統(tǒng)，采用L298N芯片驅動電機，極大地減少了驅動電路所占用的空間，提高了系統(tǒng)的沖刺效率和穩(wěn)定性；采用四輪驅動結構，提高了微電腦鼠沖刺時的穩(wěn)定性和行駛能力；所述陀螺儀能夠提高微電腦鼠沖刺時的穩(wěn)定性和動態(tài)性能；所述數(shù)據(jù)存儲模塊能夠存儲微電腦鼠已經(jīng)探索的迷宮信息，便于優(yōu)化二次沖刺的路徑，減少沖刺時間。
[0022]為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的一個技術方案是:提供一種基于ARM9四輪快速微電腦鼠連轉沖刺伺服系統(tǒng)，包括主控制電路、兩個驅動電路和四個高速永磁直流電機，所述主控制電路分別與每一個所述驅動電路電性連接，每一個所述驅動電路分別與兩個所述高速永磁直流電機電性連接，所述主控制電路包括ARM9處理器，所述驅動電路包括L298N芯片。
[0023]在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述連轉沖刺伺服系統(tǒng)進一步包括電源供應單元，所述電源供應單元包括鋰離子電池。
[0024]在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述連轉沖刺伺服系統(tǒng)進一步包括角速度測量陀螺儀和車速測量陀螺儀，所述角速度測量陀螺儀和車速測量陀螺儀分別與所述主控制電路電性連接。
[0025]在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述連轉沖刺伺服系統(tǒng)進一步包括光電補償傳感器、電壓傳感器和至少六個蔽障傳感器，所述光電補償傳感器、所述電壓傳感器和每一個所述蔽障傳感器分別與所述主控制電路電性連接。
[0026]在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述蔽障傳感器包括紅外發(fā)射器和紅外接收器，所述紅外發(fā)射器的型號為0PE5594A，所述紅外接收器的型號為TSL262。
[0027]在本發(fā)明一個較佳實施例中，兩個所述紅外發(fā)射器的信號發(fā)射方向與所述兩輪微電腦鼠的運動方向相同，兩個所述紅外發(fā)射器的信號發(fā)射方向相反且垂直于所述兩輪微電腦鼠的運動方向，兩個所述紅外發(fā)射器的信號發(fā)射方向關于所述兩輪微電腦鼠的運動方向對稱且與所述兩輪微電腦鼠的運動方向成45°夾角，其它所述紅外發(fā)射器的信號發(fā)射方向與所述兩輪微電腦鼠的運動方向的夾角為銳角。
[0028]本發(fā)明還提供一種四輪微電腦鼠，包括所述的連轉沖刺伺服系統(tǒng)，所述連轉沖刺伺服系統(tǒng)包括主控制電路、兩個驅動電路和四個高速永磁直流電機，所述主控制電路分別與每一個所述驅動電路電性連接，每一個所述驅動電路分別與兩個所述高速永磁直流電機電性連接，所述主控制電路包括ARM9處理器，所述驅動電路包括L298N芯片；所述四輪微電腦鼠進一步包括外殼和四個車輪，所述連轉沖刺伺服系統(tǒng)設置在所述外殼內部，所述外殼兩側分別設置兩個車輪，每一個所述車輪與一個所述高速永磁直流電機連接。
[0029]本發(fā)明還提供一種四輪微電腦鼠的控制方法，包括上位機控制模塊和運動控制模塊，所述上位機控制模塊包括迷宮讀取模塊、坐標定位模塊和在線輸出模塊，所述運動控制模塊包括數(shù)據(jù)存儲模塊，輸入輸出模塊和L298N控制模塊，所述L298N控制模塊包括直線沖刺模塊、右轉沖刺模塊、左轉沖刺模塊、S曲線沖刺模塊和U曲線沖刺模塊。
[0030]在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述四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一步包括定速沖刺模式和不定速沖刺模式；在所述探索沖刺模式下，所述四輪微電腦鼠自動搜索完成迷宮探索到達終點后再返回起點，最后調取探索過程中獲取的迷宮信息快速沖刺到終點；在直接沖刺模式下，所述四輪微電腦鼠直接調取歷史迷宮信息快速沖刺到終點。
[0031]在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述四輪微電腦鼠在迷宮中運動，所述迷宮平均分為若干帶坐標值的方格，當所述四輪微電腦鼠前方的迷宮路徑為大于等于兩個方格的直線路徑時，所述直線沖刺模塊工作；當所述四輪微電腦鼠的正前方和左邊有擋墻而右邊無擋墻時，所述右轉沖刺模塊工作；當所述四輪微電腦鼠的正前方和右邊有擋墻而左邊無擋墻時，所述左轉沖刺模塊；當所述四輪微電腦鼠前方的迷宮路徑為樓梯形時，所述S曲線沖刺模塊工作；當所述四輪微電腦鼠前方的迷宮路徑為“M”形時，所述U曲線沖刺模塊工作。[0032]本發(fā)明的有益效果是:
(1)采用L298N芯片驅動電機，極大地減少了驅動電路所占用的空間，提高了系統(tǒng)的沖刺效率和穩(wěn)定性，有效地防止了程序跑飛，抗干擾能力大大增強；
(2)采用高速永磁直流電機，電機的加速度和電機的電流呈一定的比例關系，便于所述ARM9處理器實時監(jiān)測鋰離子電池的能量狀態(tài)，避免了大電流的產(chǎn)生，且能夠提示操作人員在電腦鼠沖刺前更換能量不足的電池，減少了電池對高速沖刺的誤干擾；
(3)采用四輪驅動結構，提高了微電腦鼠沖刺時的穩(wěn)定性和行駛能力；能夠依據(jù)具體路況在兩輪驅動和四輪驅動之間自動切換，提高了沖刺效率；在加速沖刺時，把動力平均分配到四個電機上，能夠防止打滑，轉彎時更穩(wěn)定；
(4)所述陀螺儀能夠檢測電腦鼠的角位移信息和速度信息，實現(xiàn)了四輪微電腦鼠的速度大小和方向的獨立控制，對微電腦鼠的連續(xù)旋轉具有導航作用，有利于提高微電腦鼠沖刺時的穩(wěn)定性和動態(tài)性能；
(5)所述ARM處理器對四個電機的轉矩進行在線識別并利用電機轉矩與電流的關系進行補償，減少了電機轉矩抖動對微電腦鼠快速沖刺的影響；
(6)設有數(shù)據(jù)存儲模塊，能夠存儲微電腦鼠已經(jīng)探索的迷宮信息，便于優(yōu)化二次沖刺的路徑，減少沖刺時間；
(7)所述LM629控制模塊依據(jù)不同的路徑控制不同的沖刺模塊工作，增強了沖刺的穩(wěn)定性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0033]為了更清楚地說明本發(fā)明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發(fā)明的一些實施例，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:
圖1是單片機控制的微電腦鼠的電路原理框圖；
圖2為本發(fā)明所述連轉沖刺伺服系統(tǒng)的電路原理框圖；
圖3為本發(fā)明所述主控制電路和驅動電路的工作原理圖；
圖4為本發(fā)明所述的四輪微電腦鼠的控制方法的控制模塊框圖；
圖5為本發(fā)明所述四輪微電腦鼠運動時的迷宮坐標示意圖；
圖6是本發(fā)明所述四輪微電腦鼠一較佳實施例的結構示意圖；
圖7是本發(fā)明所述四輪微電腦鼠的速度曲線圖；
圖8是本發(fā)明所述四輪微電腦鼠的速度曲線圖；
圖9為本發(fā)明所述的四輪微電腦鼠的控制方法的自動沖刺程序流程圖；
圖10為本發(fā)明所述四輪微電腦鼠的右轉沖刺示意圖；
圖11為本發(fā)明所述四輪微電腦鼠的左轉沖刺示意圖；
圖12為本發(fā)明所述四輪微電腦鼠運動時的樓梯形迷宮結構圖；
圖13為本發(fā)明所述四輪微電腦鼠沿著樓梯形迷宮進行連轉沖刺的路徑示意圖；
圖14為本發(fā)明所述四輪微電腦鼠沿著樓梯形迷宮進行連轉沖刺的參數(shù)示意圖；
圖15為本發(fā)明所述四輪微電腦鼠運動時的M形迷宮結構圖； 圖16為本發(fā)明所述四輪微電腦鼠沿著M形迷宮進行連轉沖刺的路徑示意圖；
圖17為本發(fā)明所述四輪微電腦鼠沿著M形迷宮進行連轉沖刺的參數(shù)示意圖。
[0034]附圖中各部件的標記如下:1、夕卜殼，2、車輪，S1、第一蔽障傳感器，S2、第二蔽障傳感器，S3、第三蔽障傳感器，S4、第四蔽障傳感器，S5、第五蔽障傳感器，S6、第六蔽障傳感器，S7、光電補償傳感器，S8、電壓傳感器。
【具體實施方式】
[0035]下面將對本發(fā)明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發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領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，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0036]請參閱圖1至圖17，本發(fā)明實施例包括:
一種基于ARM9四輪快速微電腦鼠連轉沖刺伺服系統(tǒng)，包括主控制電路、兩個驅動電路和四個高速永磁直流電機，四個所述高速永磁直流電機分別編號為X、Y、Z、R0所述主控制電路分別與每一個所述驅動電路電性連接，每一個所述驅動電路分別與兩個所述高速永磁直流電機電性連接，所述主控制電路包括ARM9處理器，所述驅動電路包括L298N芯片。
[0037]ARM9 處理器米用 R I SC ( Reduce Instruction Computer，精簡指令集計算機)結構，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。新一代的ARM9處理器，通過全新的設計，采用了更多的晶體管，能夠達到兩倍以上于ARM7處理器的處理能力，這種處理能力的提高是通過增加時鐘頻率和減少指令執(zhí)行周期實現(xiàn)的。
[0038]L298N內部包含4通道邏輯驅動電路，可以方便的驅動兩個直流電機，輸出電壓最高可達50V，可以直接通過電源來調節(jié)輸出電壓。L298N的6腳VS接電源電壓，VS電壓范圍為+2.5?46 V，輸出電流可達2.5 A，可驅動電感性負載。2腳和19腳下管的發(fā)射極分別單獨引出以便接入電流采樣電阻，形成電流傳感信號。其中一片L298N的的8腳和14腳EnA，EnB是使能控制端，分別控制電機X和電機Y的停轉。L298N的7，9，13，15腳接ARM9(S3C2440A)的輸入腳，由 ARM9 (S3C2440A)控制 OUTl，0UT2 和 0UT3, 0UT4 的電平，來控制電機X和電機Y的正反轉；另外一片L298N的的8腳和14腳EnA，EnB分別控制電機Z和電機R的停轉。L298N的7，9，13，15腳接么觀9 (S3C2440A)的輸入腳，由ARM9 (S3C2440A)控制OUT I，0UT2和0UT3，0UT4的電平，來控制電機Z和電機R的正反轉。
[0039]其中，所述連轉沖刺伺服系統(tǒng)進一步包括電源供應單元,所述電源供應單元包括鋰離子電池。所述連轉沖刺伺服系統(tǒng)進一步包括角速度測量陀螺儀和車速測量陀螺儀，所述角速度測量陀螺儀和車速測量陀螺儀分別與所述主控制電路電性連接。
[0040]所述連轉沖刺伺服系統(tǒng)進一步包括光電補償傳感器、電壓傳感器和至少六個蔽障傳感器，在本實施例中，所述蔽障傳感器的數(shù)量為六個，分別編號為S1、S2、S3、S4、S5、S6。所述光電補償傳感器、所述電壓傳感器和每一個所述蔽障傳感器分別與所述主控制電路電性連接。所述蔽障傳感器包括紅外發(fā)射器和紅外接收器，所述紅外發(fā)射器的型號為0PE5594A，所述紅外接收器的型號為TSL262。
[0041]兩個所述紅外發(fā)射器的信號發(fā)射方向與所述兩輪微電腦鼠的運動方向相同，兩個所述紅外發(fā)射器的信號發(fā)射方向相反且垂直于所述兩輪微電腦鼠的運動方向，兩個所述紅外發(fā)射器的信號發(fā)射方向關于所述兩輪微電腦鼠的運動方向對稱且與所述兩輪微電腦鼠的運動方向成45°夾角，其它所述紅外發(fā)射器的信號發(fā)射方向與所述兩輪微電腦鼠的運動方向的夾角為銳角。
[0042]本發(fā)明還提供一種四輪微電腦鼠，包括所述的連轉沖刺伺服系統(tǒng)，所述四輪微電腦鼠進一步包括外殼I和四個車輪2，所述連轉沖刺伺服系統(tǒng)設置在所述外殼I內部，所述外殼I兩側分別設置兩個車輪2，每一個所述車輪2與一個所述高速永磁直流電機連接。
[0043]本發(fā)明還提供一種四輪微電腦鼠的控制方法，包括上位機控制模塊和運動控制模塊，所述上位機控制模塊包括迷宮讀取模塊、坐標定位模塊和在線輸出模塊，所述運動控制模塊包括數(shù)據(jù)存儲模塊，輸入輸出模塊和L298N控制模塊，所述L298N控制模塊包括直線沖刺模塊、右轉沖刺模塊、左轉沖刺模塊、S曲線沖刺模塊和U曲線沖刺模塊。在本實施例中，所述直線沖刺模塊、右轉沖刺模塊、左轉沖刺模塊、S曲線沖刺模塊和U曲線沖刺模塊依次編號為子程序1、子程序2、子程序3、子程序4、子程序5。
[0044]所述四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一步包括定速沖刺模式和不定速沖刺模式；在所述探索沖刺模式下，所述四輪微電腦鼠自動搜索完成迷宮探索到達終點后再返回起點，最后調取探索過程中獲取的迷宮信息快速沖刺到終點；在直接沖刺模式下，所述四輪微電腦鼠直接調取歷史迷宮信息快速沖刺到終點。
[0045]所述四輪微電腦鼠在迷宮中運動，所述迷宮平均分為若干帶坐標值的方格，當所述四輪微電腦鼠前方的迷宮路徑為大于等于兩個方格的直線路徑時，所述直線沖刺模塊工作；當所述四輪微電腦鼠的正前方和左邊有擋墻而右邊無擋墻時，所述右轉沖刺模塊工作；當所述四輪微電腦鼠的正前方和右邊有擋墻而左邊無擋墻時，所述左轉沖刺模塊；當所述四輪微電腦鼠前方的迷宮路徑為樓梯形時，所述S曲線沖刺模塊工作；當所述四輪微電腦鼠前方的迷宮路徑為“M”形時，所述U曲線沖刺模塊工作。
[0046]在具體應用時，本發(fā)明開發(fā)時米用S3C2440A作為開發(fā)板核心,所述電腦鼠基本實現(xiàn)全貼片元器件材料，實現(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)定性和動態(tài)性能。
[0047]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)將會按照圖9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，它一般會在起點坐標(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)鍵，說明系統(tǒng)要放棄以前的迷宮信息先進行搜索，然后搜索完成后生成優(yōu)化的沖刺迷宮信息，微電腦鼠進入自動多次沖刺階段；如果按下的是RESET (復位)+STRAT (啟動)鍵，說明系統(tǒng)要調出已經(jīng)探索后的最優(yōu)迷宮，然后沿著起點開始快速向終點(7，7)、(7，8)、(8，7)、(8，8)沖刺；如果按下的是RESET (復位)+STRAT (啟動)+SPEED (速度)鍵，說明系統(tǒng)要調出已經(jīng)探索后的最優(yōu)迷宮，然后沿著起點以設定的沖刺速度開始快速向終點(7，7)、(7，8)、(8，7)、(8，8)沖刺。
[0048]2)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 (S3C2440A)發(fā)出中斷請求，ARM9 (S3C2440A)會對中斷做第一時間響應，然后禁止L298N的使能端ENA和ENB工作，封鎖微電腦鼠的電機X、電機Y、電機Z和電機R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；如果沒有擋墻進入前方的運動范圍，微電腦鼠將進行正常的沖刺。
[0049]3)本發(fā)明舍棄了傳統(tǒng)單一速度沖刺模式，按照圖7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的距離。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，系統(tǒng)進入自動沖刺子程序1，微電腦鼠將存儲其現(xiàn)在的坐標(X，Y)，處理器把向前運動Z格的位置參數(shù)傳遞給ARM9(S3C2440A)，ARM9 (S3C2440A)根據(jù)此位置參數(shù)，計算出速度參數(shù)以及加速度參數(shù)，形成此時條件下的速度-時間梯形圖，由于直流電機的速度和電壓成正比例，根據(jù)這個梯形圖結合光電編碼器和電流傳感器的反饋就可以生成控制左右輪直流電機的PWM波，然后ARM9 (S3C2440A)使能前驅和后驅的兩片驅動芯片L298N，通過調整兩片L298N管腳OUTl、0UT2和0UT3、0UT4的電平，啟動電機X、電機Y、電機Z和電機R，使系統(tǒng)按照圖7的速度-時間運動圖進入加速階段，直到系統(tǒng)到達設定直線沖刺速度，并通過光電編碼器記錄下微電腦鼠已經(jīng)運行的距離SI ;然后ARM9(S3C2440A)禁止前驅的驅動芯片L298N使能，系統(tǒng)釋放電機Z和電機R,微電腦鼠進入后驅方式，電機X和電機Y以設定的直線沖刺速度到達指定位置S1+S2，然后系統(tǒng)使能前驅的驅動芯片L298N，使電機X、電機Y、電機Z和電機R以相同的加速度驅動微電腦鼠開始減速，當速度為零時到達設定目標S1+S2+S1，將更新其坐標為(X，Y+Z)，為了快速沖刺需要，在其向前運動過程到達既定目標時，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。
[0050]4)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，系統(tǒng)進入自動沖刺子程序1，微電腦鼠將存儲其現(xiàn)在的坐標(Χ，y)，處理器把向前運動Z格的位置參數(shù)傳遞給ARM9(S3C2440A)，ARM9 (S3C2440A)根據(jù)此位置參數(shù)，計算出速度參數(shù)以及加速度參數(shù)，形成此時條件下的速度時間梯形圖，由于直流電機的速度和電壓成正比例，根據(jù)這個梯形圖結合光電編碼器和電流傳感器的反饋就可以生成控制左右輪直流電機的PWM波，然后ARM9 (S3C2440A)使能前驅和后驅的兩片驅動芯片L298N，通過調整兩片L298N管腳OUTl、0UT2和0UT3、0UT4的電平，啟動電機X、電機Y、電機Z和電機R，使系統(tǒng)進入加速階段，直到系統(tǒng)到達設定直線沖刺速度，并通過光電編碼器記錄下微電腦鼠已經(jīng)運行的距離SI ;然后ARM9(S3C2440A)禁止前驅的驅動芯片L298N使能，系統(tǒng)釋放電機Z和電機R，微電腦鼠進入后驅方式，電機X和電機Y以設定的直線沖刺速度到達指定位置S1+S2，然后系統(tǒng)使能前驅的驅動芯片L298N，使電機X、電機Y、電機Z和電機R以相同的加速度驅動微電腦鼠開始減速，當速度為零時到達設定目標S1+S2+S1，將更新其坐標為(X，Y-Z)，為了快速沖刺需要，在其向前運動過程到達既定目標時，在y_Ζ〈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。
[0051]5)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，并且此時迷宮信息中左方有擋墻時，系統(tǒng)進入自動沖刺子程序2，微電腦鼠將存儲此時坐標(X，Y)，然后進入圖10所示的曲線運動軌跡，在右沖刺轉彎時，ARM9 (S3C2440A)首先把行走直線很短的距離Leading按照各種沖刺條件不同的要求轉化為速度參數(shù)以及加速度參數(shù)指令值，然后結合光電編碼器和電流傳感器的反饋經(jīng)內部位置、速度和加速度控制程序，生成控制前后左右四輪的PWM波給L298N，然后控制左右輪以相同的加速度和速度控制電機X、電機Y、電機Z和電機R向前快速運動；當?shù)竭_既定目標時，傳感器參考值R90_FrontWallRef開始工作，防止外界干擾開始做誤差補償。誤差補償結束后，ARM9 (S3C2440A)把行走的曲線軌跡R_Arcl和R_Arc3按照各種沖刺條件不同的要求轉化為速度參數(shù)以及加速度參數(shù)指令值，然后結合光電編碼器和電流傳感器的反饋經(jīng)內部位置、速度和加速度控制程序，生成控制前后左右四輪的PWM波給L298N，控制前后左右四輪工作；當?shù)竭_既定目標后，ARM9 (S3C2440A)把行走的曲線軌跡R_Arc2和R_Arc4按照各種沖刺條件不同的要求轉化為后驅和前驅的四輪速度參數(shù)以及加速度參數(shù)指令值，然后結合光電編碼器和電流傳感器的反饋經(jīng)內部位置、速度和加速度控制程序，生成控制前后左右四輪的PWM波給L298N，控制前后左右四輪工作；當?shù)竭_既定目標后，陀螺儀要保證微電腦鼠方向已右轉90度，控制器把直線行走很短的距離Passing按照各種沖刺條件不同的要求轉化為速度參數(shù)以及加速度參數(shù)指令值，然后結合光電編碼器和電流傳感器的反饋經(jīng)內部位置、速度和加速度控制程序，生成控制前后左右四輪的PWM波給L298N，控制電機X、電機Y、電機Z和電機R向前快速運動，當?shù)竭_既定目標后完成整個右轉彎的軌跡曲線運動。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。
[0052]6)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，并且此時迷宮信息中右方有擋墻時，系統(tǒng)進入自動沖刺子程序3，微電腦鼠將存儲此時坐標(X，Y)，然后進入圖11所示的曲線運動軌跡，在左沖刺轉彎時，ARM9 (S3C2440A)首先把行走直線很短的距離Leading按照各種沖刺條件不同的要求轉化為速度參數(shù)以及加速度參數(shù)指令值，然后結合光電編碼器和電流傳感器的反饋經(jīng)內部位置、速度和加速度控制程序，生成控制前后左右四輪的PWM波給L298N，然后控制左右輪以相同的加速度和速度控制電機X、電機Y、電機Z和電機R向前快速運動；當?shù)竭_既定目標時，傳感器參考值L90_FrontWallRef開始工作，防止外界干擾開始做誤差補償。誤差補償結束后，ARM9 (S3C2440A)把行走的曲線軌跡L_Arcl和L_Arc3按照各種沖刺條件不同的要求轉化為速度參數(shù)以及加速度參數(shù)指令值，然后結合光電編碼器和電流傳感器的反饋經(jīng)內部位置、速度和加速度控制程序，生成控制前后左右四輪的PWM波給L298N，控制前后左右四輪工作；當?shù)竭_既定目標后，ARM9 (S3C2440A)把行走的曲線軌跡L_Arc2和L_Arc4按照各種沖刺條件不同的要求轉化為后驅和前驅的四輪速度參數(shù)以及加速度參數(shù)指令值，然后結合光電編碼器和電流傳感器的反饋經(jīng)內部位置、速度和加速度控制程序，生成控制前后左右四輪的PWM波給L298N，控制前后左右四輪工作；當?shù)竭_既定目標后，陀螺儀要保證微電腦鼠方向已左轉90度，控制器把直線行走很短的距離Passing按照各種沖刺條件不同的要求轉化為速度參數(shù)以及加速度參數(shù)指令值，然后結合光電編碼器和電流傳感器的反饋經(jīng)內部位置、速度和加速度控制程序，生成控制前后左右四輪的PWM波給L298N，控制電機X、電機Y、電機Z和電機R向前快速運動，當?shù)竭_既定目標后完成整個右轉彎的軌跡曲線運動。此時將更新其坐標為(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)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。
[0053]7)在微電腦鼠沿著X軸、Y軸向前運動過程中如果有類似圖12的樓梯型迷宮擋墻進入前方的運動范圍，系統(tǒng)進入自動沖刺子程序4,微電腦鼠將存儲此時坐標(X，Y),然后進入圖13、圖14所示的曲線運動軌跡，在一次左沖刺轉彎時，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間要求轉化為速度參數(shù)以及加速度參數(shù)指令值，然后結合電機X、電機Y、電機Z和電機R上的光電編碼器和電流傳感器的反饋經(jīng)內部位置、速度和加速度控制程序，生成控制前后左右四輪的PWM波給L298N，然后控制前后左右四輪以相同的加速度和速度直線前進；當?shù)竭_既定目標時，把此時的迷宮坐標更新為(X+1，Y)，傳感器參考值L90_FrontWallRef開始工作，防止外界干擾開始做誤差補償。誤差補償結束后控制器會把曲線運動軌跡L_Arcl和L_Arc3按照不同的沖刺條件時間要求轉化為速度參數(shù)以及加速度參數(shù)指令值，然后結合電機X、電機Y、電機Z和電機R的光電編碼器和電流傳感器的反饋經(jīng)內部位置、速度和加速度控制程序，生成控制前后左右四輪的PWM波給L298N，然后控制四輪的速度以恒定的比值轉彎；當?shù)竭_既定目標后，控制器會把曲線運動軌跡L_Arc2和L_Arc4按照不同的沖刺條件時間要求轉化為速度參數(shù)以及加速度參數(shù)指令值，然后結合電機X、電機Y、電機Z和電機R上的光電編碼器和電流傳感器的反饋經(jīng)內部位置、速度和加速度控制程序，生成控制四輪的PWM波給L298N，然后控制四輪的速度以恒定的比值轉彎；當?shù)竭_既定目標后，陀螺儀要保證微電腦鼠方向已左轉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間要求轉化為速度參數(shù)以及加速度參數(shù)指令值，然后結合電機X、電機Y、電機Z和電機R上的光電編碼器和電流傳感器的反饋經(jīng)內部位置、速度和加速度控制程序，生成控制四輪的PWM波給L298N，然后控制四輪以相同的加速度和速度前進，當傳感器S5的值產(chǎn)生有高電平到低電平的躍變時，更新微電腦鼠坐標為(X+1，Y+1)，微電腦鼠繼續(xù)以當前的速度和加速前進，當?shù)竭_既定目標時，傳感器參考值R90_FrOntWallRef開始工作，防止外界干擾開始做誤差補償。誤差補償結束后控制器會把曲線運動軌跡R_Arcl和R_Arc3按照不同的沖刺條件時間要求轉化為速度參數(shù)以及加速度參數(shù)指令值，然后結合電機X、電機Y、電機Z和電機R的光電編碼器和電流傳感器的反饋經(jīng)內部位置、速度和加速度控制程序，生成控制前后左右四輪的PWM波給L298N，然后控制四輪的速度以恒定的比值轉彎；當?shù)竭_既定目標后，控制器會把曲線運動軌跡R_Arc2和R_Arc4按照不同的沖刺條件時間要求轉化為速度參數(shù)以及加速度參數(shù)指令值，然后結合電機X、電機Y、電機Z和電機R上的光電編碼器和電流傳感器的反饋經(jīng)內部位置、速度和加速度控制程序，生成控制四輪的PWM波給L298N，然后控制四輪的速度以恒定的比值轉彎；當?shù)竭_既定目標后，陀螺儀要保證微電腦鼠方向已由轉90度，控制器把直線行走很短的距離Passing2+Leading3按照不同的沖刺條件時間要求轉化為速度參數(shù)以及加速度參數(shù)指令值，然后結合電機X、電機Y、電機Z和電機R上的光電編碼器和電流傳感器的反饋經(jīng)內部位置、速度和加速度控制程序，生成控制四輪的PWM波給L298N，然后控制四輪以相同的加速度和速度前進，當傳感器S2的值產(chǎn)生有高電平到低電平的躍變時，微電腦鼠完成一個樓梯的沖刺，更新微電腦鼠坐標為(X+2，Y+1)，依此類推，當微電腦鼠完成Z格樓梯迷宮沖刺時，在Z格的坐標為(X+Z，Y+Z)，沖出Z格樓梯迷宮的坐標為(X+Z+1，Y+Z)，在X+Z+l〈15和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。
[0054]8)在微電腦鼠沿著X軸、Y軸向前運動過程中如果有類似圖15的M型迷宮擋墻進入前方的運動范圍，系統(tǒng)進入自動沖刺子程序5,微電腦鼠將存儲此時坐標(X，Y),然后進入圖16、圖17所示的曲線運動軌跡，在一次左沖刺轉彎時，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間要求轉化為速度參數(shù)以及加速度參數(shù)指令值，然后結合電機X、電機Y、電機Z和電機R上的光電編碼器和電流傳感器的反饋經(jīng)內部位置、速度和加速度控制程序，生成控制前后左右四輪的PWM波給L298N，然后控制前后左右四輪以相同的加速度和速度直線前進；當?shù)竭_既定目標時，把此時的迷宮坐標更新為(Χ+1，Υ)，傳感器參考值L90_FrontWallRef開始工作，防止外界干擾開始做誤差補償。誤差補償結束后控制器會把曲線運動軌跡L_Arcl和L_Arc3按照不同的沖刺條件時間要求轉化為速度參數(shù)以及加速度參數(shù)指令值，然后結合電機X、電機Y、電機Z和電機R的光電編碼器和電流傳感器的反饋經(jīng)內部位置、速度和加速度控制程序，生成控制前后左右四輪的PWM波給L298N，然后控制四輪的速度以恒定的比值轉彎；當?shù)竭_既定目標后，控制器會把曲線運動軌跡L_Arc2和L_Arc4按照不同的沖刺條件時間要求轉化為速度參數(shù)以及加速度參數(shù)指令值，然后結合電機X、電機Y、電機Z和電機R上的光電編碼器和電流傳感器的反饋經(jīng)內部位置、速度和加速度控制程序，生成控制四輪的PWM波給L298N，然后控制四輪的速度以恒定的比值轉彎；當?shù)竭_既定目標后，陀螺儀要保證微電腦鼠方向已左轉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間要求轉化為速度參數(shù)以及加速度參數(shù)指令值，然后結合電機X、電機Y、電機Z和電機R上的光電編碼器和電流傳感器的反饋經(jīng)內部位置、速度和加速度控制程序，生成控制四輪的PWM波給L298N，然后控制四輪以相同的加速度和速度前進，當傳感器S5的值產(chǎn)生有高電平到低電平的躍變時，更新微電腦鼠坐標為(X+1，Y+1)，微電腦鼠繼續(xù)以當前的速度和加速前進，當?shù)竭_既定目標時，傳感器參考值R90_FrOntWallRef開始工作，防止外界干擾開始做誤差補償。誤差補償結束后控制器會把曲線運動軌跡R_Arcl和R_Arc3按照不同的沖刺條件時間要求轉化為速度參數(shù)以及加速度參數(shù)指令值，然后結合電機X、電機Y、電機Z和電機R的光電編碼器和電流傳感器的反饋經(jīng)內部位置、速度和加速度控制程序，生成控制前后左右四輪的PWM波給L298N，然后控制四輪的速度以恒定的比值轉彎；當?shù)竭_既定目標后，控制器會把曲線運動軌跡R_Arc2和R_Arc4按照不同的沖刺條件時間要求轉化為速度參數(shù)以及加速度參數(shù)指令值，然后結合電機X、電機Y、電機Z和電機R上的光電編碼器和電流傳感器的反饋經(jīng)內部位置、速度和加速度控制程序，生成控制四輪的PWM波給L298N，然后控制四輪的速度以恒定的比值轉彎；當?shù)竭_既定目標后，陀螺儀要保證微電腦鼠方向已右轉90度，控制器把直線行走很短的距離Passing2+Leading3按照不同的沖刺條件時間要求轉化為速度參數(shù)以及加速度參數(shù)指令值，然后結合電機X、電機Y、電機Z和電機R上的光電編碼器和電流傳感器的反饋經(jīng)內部位置、速度和加速度控制程序，生成控制四輪的PWM波給L298N，然后控制四輪以相同的加速度和速度前進，當傳感器S5的值產(chǎn)生有高電平到低電平的躍變時，更新微電腦鼠坐標為(X+2，Y+1)，微電腦鼠繼續(xù)以當前的速度和加速前進，當?shù)竭_既定目標時，傳感器參考值R90_FrontWallRef開始工作，防止外界干擾開始做誤差補償。誤差補償結束后控制器會把曲線運動軌跡R_Arcl和R_Arc3按照不同的沖刺條件時間要求轉化為速度參數(shù)以及加速度參數(shù)指令值，然后結合電機X、電機Y、電機Z和電機R的光電編碼器和電流傳感器的反饋經(jīng)內部位置、速度和加速度控制程序，生成控制前后左右四輪的PWM波給L298N，然后控制四輪的速度以恒定的比值轉彎；當?shù)竭_既定目標后，控制器會把曲線運動軌跡R_Arc2和R_Arc4按照不同的沖刺條件時間要求轉化為速度參數(shù)以及加速度參數(shù)指令值，然后結合電機X、電機Y、電機Z和電機R上的光電編碼器和電流傳感器的反饋經(jīng)內部位置、速度和加速度控制程序，生成控制四輪的PWM波給L298N，然后控制四輪的速度以恒定的比值轉彎；當?shù)竭_既定目標后，陀螺儀要保證微電腦鼠方向已右轉90度，控制器把直線行走很短的距離Passing3+Leading4按照不同的沖刺條件時間要求轉化為速度參數(shù)以及加速度參數(shù)指令值，然后結合電機X、電機Y、電機Z和電機R上的光電編碼器和電流傳感器的反饋經(jīng)內部位置、速度和加速度控制程序，生成控制四輪的PWM波給L298N，然后控制四輪以相同的加速度和速度前進，當傳感器S2的值產(chǎn)生有高電平到低電平的躍變時，更新微電腦鼠坐標為(X+2，Y)，微電腦鼠繼續(xù)以當前的速度和加速前進，當?shù)竭_既定目標時，傳感器參考值L90_FrontWallRef開始工作，防止外界干擾開始做誤差補償。誤差補償結束后控制器會把曲線運動軌跡L_Arcl和L_Arc3按照不同的沖刺條件時間要求轉化為速度參數(shù)以及加速度參數(shù)指令值，然后結合電機X、電機Y、電機Z和電機R的光電編碼器和電流傳感器的反饋經(jīng)內部位置、速度和加速度控制程序，生成控制前后左右四輪的PWM波給L298N，然后控制四輪的速度以恒定的比值轉彎；當?shù)竭_既定目標后，控制器會把曲線運動軌跡L_Arc2和L_Arc4按照不同的沖刺條件時間要求轉化為速度參數(shù)以及加速度參數(shù)指令值，然后結合電機X、電機Y、電機Z和電機R上的光電編碼器和電流傳感器的反饋經(jīng)內部位置、速度和加速度控制程序，生成控制四輪的PWM波給L298N，然后控制四輪的速度以恒定的比值轉彎；當?shù)竭_既定目標后，陀螺儀要保證微電腦鼠方向已左轉90度，控制器把直線行走很短的距離Passing4+Leading5按照不同的沖刺條件時間要求轉化為速度參數(shù)以及加速度參數(shù)指令值，然后結合電機X、電機Y、電機Z和電機R上的光電編碼器和電流傳感器的反饋經(jīng)內部位置、速度和加速度控制程序，生成控制四輪的PWM波給L298N，然后控制四輪以相同的加速度和速度前進，當傳感器S5的值產(chǎn)生有高電平到低電平的躍變時，微電腦鼠完成一個山形的沖刺，更新微電腦鼠坐標為(X+3，Y)，依次類推，微電腦鼠經(jīng)過Z個山形后，更新微電腦鼠坐標為(X+2*Z+1，Y)，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]9)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。
[0056]10)為了能夠實現(xiàn)微電腦鼠快速沖刺準確的坐標計算功能，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)開始離開當前的迷宮格子，ARM9 (S3C2440A)會根據(jù)微電腦鼠當前運行的距離進行計算并根據(jù)對傳感器反饋信息進行補償，本發(fā)明在高速直流電機X軸、Y軸、電機Z和電機R上加入了 512線的光電編碼器，由于精度較高，使得微電腦鼠的坐標計算不會出現(xiàn)錯誤，保證了微電腦鼠快速沖刺迷宮信息的準請性。
[0057]11)在微電腦鼠進入迷宮返程探索時，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送給ARM9 (S3C2440A)，經(jīng)ARM9 (S3C2440A)運算后確定現(xiàn)在迷宮所處位置，然后由ARM9 (S3C2440A)根據(jù)當前迷宮生成PWM波和送控制信號給L298N:如果進入已經(jīng)搜索的區(qū)域將加大PWM波的占空比，使微電腦鼠進行快速前進，減少迷宮搜索的時間；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0，微電腦鼠進入沖刺階段，并置沖刺標志為I。
[0058]12)在微電腦鼠運動過程中，如果系統(tǒng)出現(xiàn)了干擾，ARM9(S3C2440A)會根據(jù)當前狀態(tài)對電流加以補償，快速調整電流環(huán)的PID參數(shù)，使得系統(tǒng)快速穩(wěn)定下來，防止高速沖刺時干擾對系統(tǒng)的影響。
[0059]13)在微電腦鼠快速沖刺過程中，電池提供的瞬時功率是一定的，在沖刺速度一定的條件下，加速度越大時，需要的力矩就越大，此時需要電池提供的電流就越大，為了保護電池，本發(fā)明加入了硬件保護，否則將嚴重傷害電池。
[0060]14)為了能夠減少光源對微電腦鼠沖刺的干擾，本發(fā)明加入了光電傳感器S8，此傳感器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。
[0061]15)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 (S3C2440A)將控制兩片L298N的電平輸出使得微電腦起始點中心點停車，然后重新調整L298N的0UT1、0UT2、0UT3和0UT4的電平，使得兩側的電機:電機X、電機Z和電機Y、電機R以相反的方向運動，并在陀螺儀的控制下，原地旋轉180度，然后停車I秒，二次調取迷宮信息，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，系統(tǒng)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。
[0062]本發(fā)明的有益效果是:
(I)采用L298N芯片驅動電機，極大地減少了驅動電路所占用的空間，提高了系統(tǒng)的沖刺效率和穩(wěn)定性，有效地防止了程序跑飛，抗干擾能力大大增強。
[0063](2)采用高速永磁直流電機，電機的加速度和電機的電流呈一定的比例關系，便于所述ARM9處理器實時監(jiān)測鋰離子電池的能量狀態(tài)，避免了大電流的產(chǎn)生，且能夠提示操作人員在電腦鼠沖刺前更換能量不足的電池，減少了電池對高速沖刺的誤干擾。
[0064](3)采用四輪驅動結構，提高了微電腦鼠沖刺時的穩(wěn)定性和行駛能力；能夠依據(jù)具體路況在兩輪驅動和四輪驅動之間自動切換，提高了沖刺效率；在加速沖刺時，把動力平均分配到四個電機上，能夠防止打滑，轉彎時更穩(wěn)定。
[0065](4)所述陀螺儀能夠檢測電腦鼠的角位移信息和速度信息，實現(xiàn)了四輪微電腦鼠的速度大小和方向的獨立控制，對微電腦鼠的連續(xù)旋轉具有導航作用，有利于提高微電腦鼠沖刺時的穩(wěn)定性和動態(tài)性能。
[0066](5)所述ARM處理器對四個電機的轉矩進行在線識別并利用電機轉矩與電流的關系進行補償，減少了電機轉矩抖動對微電腦鼠快速沖刺的影響。
[0067](6)設有數(shù)據(jù)存儲模塊，能夠存儲微電腦鼠已經(jīng)探索的迷宮信息，便于優(yōu)化二次沖刺的路徑，減少沖刺時間。
[0068](7)所述LM629控制模塊依據(jù)不同的路徑控制不同的沖刺模塊工作，增強了沖刺的穩(wěn)定性。
[0069]以上所述僅為本發(fā)明的實施例，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】，均同理包括在本發(fā)明的專利保護范圍內。
【權利要求】
1.一種基于ARM9四輪快速微電腦鼠連轉沖刺伺服系統(tǒng)，其特征在于，包括主控制電路、兩個驅動電路和四個高速永磁直流電機，所述主控制電路分別與每一個所述驅動電路電性連接，每一個所述驅動電路分別與兩個所述高速永磁直流電機電性連接，所述主控制電路包括ARM9處理器，所述驅動電路包括L298N芯片。
2.根據(jù)權利要求1所述的連轉沖刺伺服系統(tǒng)，其特征在于，所述連轉沖刺伺服系統(tǒng)進一步包括電源供應單元，所述電源供應單元包括鋰離子電池。
3.根據(jù)權利要求1所述的連轉沖刺伺服系統(tǒng)，其特征在于，所述連轉沖刺伺服系統(tǒng)進一步包括角速度測量陀螺儀和車速測量陀螺儀，所述角速度測量陀螺儀和車速測量陀螺儀分別與所述主控制電路電性連接。
4.根據(jù)權利要求1所述的連轉沖刺伺服系統(tǒng)，其特征在于，所述連轉沖刺伺服系統(tǒng)進一步包括光電補償傳感器、電壓傳感器和至少六個蔽障傳感器，所述光電補償傳感器、所述電壓傳感器和每一個所述蔽障傳感器分別與所述主控制電路電性連接。
5.根據(jù)權利要求4所述的連轉沖刺伺服系統(tǒng)，其特征在于，所述蔽障傳感器包括紅外發(fā)射器和紅外接收器，所述紅外發(fā)射器的型號為0PE5594A，所述紅外接收器的型號為TSL262。
6.根據(jù)權利要求4所述的連轉沖刺伺服系統(tǒng)，其特征在于，兩個所述紅外發(fā)射器的信號發(fā)射方向與所述兩輪微電腦鼠的運動方向相同，兩個所述紅外發(fā)射器的信號發(fā)射方向相反且垂直于所述兩輪微電腦鼠的運動方向，兩個所述紅外發(fā)射器的信號發(fā)射方向關于所述兩輪微電腦鼠的運動方向對稱且與所述兩輪微電腦鼠的運動方向成45°夾角，其它所述紅外發(fā)射器的信號發(fā)射方向與所述兩輪微電腦鼠的運動方向的夾角為銳角。
7.一種四輪微電腦鼠，其特征在于，包括如權利要求1至6任一所述的連轉沖刺伺服系統(tǒng)，所述四輪微電腦鼠進一步包括外殼(I)和四個車輪(2)，所述連轉沖刺伺服系統(tǒng)設置在所述外殼內部，所述外殼兩側分別設置兩個車輪，每一個所述車輪與一個所述高速永磁直流電機連接。
8.—種如權利要求7所述的四輪微電腦鼠的控制方法，其特征在于，包括上位機控制模塊和運動控制模塊，所述上位機控制模塊包括迷宮讀取模塊、坐標定位模塊和在線輸出模塊，所述運動控制模塊包括數(shù)據(jù)存儲模塊，輸入輸出模塊和L298N控制模塊，所述L298N控制模塊包括直線沖刺模塊、右轉沖刺模塊、左轉沖刺模塊、S曲線沖刺模塊和U曲線沖刺模塊。
9.根據(jù)權利要求7所述的四輪微電腦鼠的控制方法，其特征在于，所述四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一步包括定速沖刺模式和不定速沖刺模式；在所述探索沖刺模式下，所述四輪微電腦鼠自動搜索完成迷宮探索到達終點后再返回起點，最后調取探索過程中獲取的迷宮信息快速沖刺到終點；在直接沖刺模式下，所述四輪微電腦鼠直接調取歷史迷宮信息快速沖刺到終點。
10.根據(jù)權利要求7所述的四輪微電腦鼠的控制方法，其特征在于，所述四輪微電腦鼠在迷宮中運動，所述迷宮平均分為若干帶坐標值的方格，當所述四輪微電腦鼠前方的迷宮路徑為大于等于兩個方格的直線路徑時，所述直線沖刺模塊工作；當所述四輪微電腦鼠的正前方和左邊有擋墻而右邊無擋墻時，所述右轉沖刺模塊工作；當所述四輪微電腦鼠的正前方和右邊有擋墻而左邊無擋墻時，所述左轉沖刺模塊；當所述四輪微電腦鼠前方的迷宮路徑為樓梯形時，所述S曲線沖刺模塊工作；當所述四輪微電腦鼠前方的迷宮路徑為“M”形時，所述U曲 線沖刺模塊工作。
【文檔編號】G05B19/042GK103529845SQ201310488961
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年10月18日 優(yōu)先權日:2013年10月18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