微微鼠上的高速永磁直流電機(jī)X和電機(jī)Y上的光電編碼器的位置信號(hào)A脈沖、B脈沖和Z脈沖同時(shí)為低電平時(shí)，就產(chǎn)生一個(gè)INDEX信號(hào)給FPGA內(nèi)部寄存器，此數(shù)值經(jīng)內(nèi)部算法換算為電機(jī)的絕對(duì)位置，然后換算成微微鼠在迷宮中的具體位置。
[0062]8)STM32F407根據(jù)微微鼠在迷宮的具體位置，送相應(yīng)的加速度、速度和位置數(shù)據(jù)指令值給FPGA，然后由FPGA結(jié)合光電編碼器、電流傳感器C1、C2的反饋計(jì)算出微微鼠需要更新的實(shí)際加速度、速度和位置信號(hào)，生成新的速度-時(shí)間運(yùn)動(dòng)梯形圖，以滿足導(dǎo)航伺服系統(tǒng)的要求。
[0063]9)為了能夠?qū)崿F(xiàn)微微鼠在導(dǎo)航時(shí)準(zhǔn)確的坐標(biāo)計(jì)算，微微鼠左右的傳感器S2和S5會(huì)時(shí)刻對(duì)周圍的迷宮擋墻和柱子進(jìn)行探測，如果S2或者S5發(fā)現(xiàn)傳感器信號(hào)發(fā)生了躍變，則說明微微鼠進(jìn)入了迷宮擋墻和柱子的交接點(diǎn)，微微鼠準(zhǔn)備離開當(dāng)前的迷宮格子，STM32F407會(huì)根據(jù)微微鼠當(dāng)前運(yùn)行的距離進(jìn)行精確補(bǔ)償，此方法可以徹底消除微微鼠在迷宮中已經(jīng)累計(jì)的誤差，為微微鼠求解復(fù)雜迷宮奠定了基礎(chǔ)。
[0064]10)如果微微鼠在運(yùn)行過程中遇到故障撞墻時(shí)，電機(jī)的電流將增大，當(dāng)超過設(shè)定值時(shí)，F(xiàn)PGA的中斷命令將會(huì)向STM32F407發(fā)出中斷請(qǐng)求，此時(shí)STM32F407會(huì)立即控制FPGA停止工作，從而有效地解決了堵轉(zhuǎn)問題。
[0065]11)微微鼠在運(yùn)行過程會(huì)時(shí)刻檢測電池電壓，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)低壓時(shí)，電壓傳感器Vl將向STM32F407發(fā)出中斷請(qǐng)求，并提示控制器發(fā)出報(bào)警提示，有效地保護(hù)了鋰離子電池。
[0066]12)在微微鼠運(yùn)行過程中，STM32F407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)矩受到外界干擾出現(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)微微鼠導(dǎo)航的影響。
[0067]13)在微微鼠整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中，光補(bǔ)償傳感器LI會(huì)時(shí)刻對(duì)外界干擾光源進(jìn)行采集，然后傳輸給STM32F407，STM32F407會(huì)根據(jù)LI的數(shù)值自動(dòng)補(bǔ)償外界干擾，減少了外界干擾光源對(duì)微微鼠導(dǎo)航時(shí)的干擾。
[0068]本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)知曉，本發(fā)明的保護(hù)方案不僅限于上述的實(shí)施例，還可以在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上進(jìn)行各種排列組合與變換，在不違背本發(fā)明精神的前提下，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行的各種變換均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.雙核高速兩輪微微鼠全數(shù)字導(dǎo)航伺服控制器，其特征是包括底盤，所述底盤上設(shè)有電池裝置、傳感器裝置、陀螺儀裝置G、真空抽吸裝置和控制單元模塊，所述底盤兩側(cè)連接運(yùn)動(dòng)輪； 所述電池裝置電連接控制單元模塊，所述傳感器裝置和陀螺儀裝置分別信號(hào)連接控制單元模塊，所述控制單元模塊分別信號(hào)連接電機(jī)X、Y和M ; 所述電機(jī)X和電機(jī)Y分別傳動(dòng)聯(lián)接運(yùn)動(dòng)輪，所述電機(jī)M傳動(dòng)聯(lián)接真空抽吸裝置，所述抽真空裝置連接真空吸盤，所述真空吸盤位于底盤底部； 所述陀螺儀裝置G位于底盤的中心位置； 所述傳感器裝置包括位于底盤兩側(cè)的紅外傳感器SI和S6，位于底盤前端的紅外傳感器S2和S5，所述傳感器S1、S6共同作用判斷前方擋墻，傳感器S2判斷其左邊擋墻的存在，傳感器S5判斷其右邊擋墻的存在，同時(shí)S2和S5合作為直線運(yùn)動(dòng)提供導(dǎo)航依據(jù)； 所述控制單元模塊包括STM32F407處理器、FPGA處理器、兩軸行走伺服控制單元和單軸真空吸附伺服控制單元，所述STM32F407處理器電性連接FPGA處理器，所述兩軸行走伺服控制單元信號(hào)連接單軸真空吸附伺服控制單元。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙核高速兩輪微微鼠全數(shù)字導(dǎo)航伺服控制器，其特征是還包括有電壓傳感器VI，所述電壓傳感器Vl電連接電池裝置，信號(hào)連接控制單元模塊的STM32F407 處理器。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙核高速兩輪微微鼠全數(shù)字導(dǎo)航伺服控制器，其特征是還包括光補(bǔ)償傳感器LI，所述光補(bǔ)償傳感器LI信號(hào)連接控制單元模塊的STM32F407處理器。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙核高速兩輪微微鼠全數(shù)字導(dǎo)航伺服控制器，其特征是還包括有電流傳感器Cl和C2，所述電流傳感器Cl和C2信號(hào)連接STM32F407處理器。5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任意一項(xiàng)所述的雙核高速兩輪微微鼠全數(shù)字導(dǎo)航伺服控制器，其特征是所述FPGA處理器通過I/O端口與STM32F407處理器實(shí)時(shí)通訊，STM32F407處理器控制FPGA處理器開通和關(guān)斷。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的雙核高速兩輪微微鼠全數(shù)字導(dǎo)航伺服控制器，其特征是所述電機(jī)X和Y為高速永磁直流電機(jī)，所述電機(jī)M為微型直流電機(jī)。7.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任意一項(xiàng)所述的雙核高速兩輪微微鼠全數(shù)字導(dǎo)航伺服控制器，其特征是所述紅外傳感器SI和S2信號(hào)發(fā)射方向間的夾角為75°?90°角，所述紅外傳感器S5和S6信號(hào)發(fā)射方向間的夾角為75°?90°角。8.一種如權(quán)利要求1所述的雙核高速兩輪微微鼠全數(shù)字導(dǎo)航伺服控制方法，其特征是步驟如下: 1)電壓檢測:檢測電池電壓、傳感器電路和時(shí)鐘電路； 2)底盤真空抽吸:STM32F407控制器首先開啟真空抽吸直流電機(jī)M，通過真空抽吸裝置先對(duì)真空吸盤抽吸，使真空吸盤對(duì)地面具有一定的吸附力，STM32F407控制器實(shí)時(shí)檢測； 3)迷宮行走:判斷周圍的環(huán)境并送給STM32F407，STM32F407把這些環(huán)境參數(shù)轉(zhuǎn)化為微微鼠左右輪要運(yùn)行的位置、速度和加速度指令值，并把這些值傳輸給FPGA，然后FPGA再結(jié)合光電編碼器的反饋、電流傳感器Cl、C2的反饋經(jīng)其內(nèi)部三閉環(huán)伺服系統(tǒng)算法得到驅(qū)動(dòng)兩軸直流電機(jī)運(yùn)行的PWM波，并通過驅(qū)動(dòng)橋驅(qū)動(dòng)兩個(gè)獨(dú)立直流電機(jī)X和電機(jī)Y向前運(yùn)動(dòng)； 4)調(diào)整糾錯(cuò):光補(bǔ)償傳感器LI會(huì)時(shí)刻對(duì)外界干擾光源進(jìn)行采集，然后傳輸給STM32F407，STM32F407會(huì)根據(jù)LI的數(shù)值自動(dòng)補(bǔ)償外界干擾，減少了外界干擾光源對(duì)微微鼠導(dǎo)航時(shí)的干擾； 5)坐標(biāo)檢測:裝在微微鼠上的高速永磁直流電機(jī)X和電機(jī)Y上的光電編碼器的位置信號(hào)A脈沖、B脈沖和Z脈沖同時(shí)為低電平時(shí)，就產(chǎn)生一個(gè)INDEX信號(hào)給FPGA內(nèi)部寄存器，此數(shù)值經(jīng)內(nèi)部算法換算為電機(jī)的絕對(duì)位置，然后換算成微微鼠在迷宮中的具體位置； 6)路徑計(jì)算:STM32F407根據(jù)微微鼠在迷宮的具體位置，送相應(yīng)的加速度、速度和位置數(shù)據(jù)指令值給FPGA，然后由FPGA結(jié)合光電編碼器、電流傳感器C1、C2的反饋計(jì)算出微微鼠需要更新的實(shí)際加速度、速度和位置信號(hào)，生成新的速度-時(shí)間運(yùn)動(dòng)梯形圖。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的雙核高速兩輪微微鼠全數(shù)字導(dǎo)航伺服控制方法，其特征是所述迷宮行走的運(yùn)動(dòng)過程中，傳感器S2和S5會(huì)對(duì)左右的擋墻進(jìn)行判斷，并記錄儲(chǔ)存當(dāng)前迷宮擋墻信息，微微鼠根據(jù)前進(jìn)方向左右擋墻的迷宮信息進(jìn)入雙墻導(dǎo)航模式、單墻導(dǎo)航模式或者慣性導(dǎo)航模式。
【專利摘要】本發(fā)明公開了雙核高速兩輪微微鼠全數(shù)字導(dǎo)航伺服控制器，包括底盤，所述底盤上設(shè)有電池裝置、傳感器裝置、陀螺儀裝置G、真空抽吸裝置和控制單元模塊，所述底盤兩側(cè)連接運(yùn)動(dòng)輪。本發(fā)明通過位于底盤下的真空抽吸裝置解決了微微鼠在行走中打滑的現(xiàn)象，同時(shí)根據(jù)微微鼠前進(jìn)的速度以及地面情況自動(dòng)調(diào)節(jié)真空抽吸直流電機(jī)M的伺服控制，使得微微鼠不在受制于迷宮地面路況。
【IPC分類】G05D1/02, G05B19/042
【公開號(hào)】CN105116894
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510521078
【發(fā)明人】張好明, 楊銳敏
【申請(qǐng)人】銅陵學(xué)院
【公開日】2015年12月2日
【申請(qǐng)日】2015年8月24日