32F407從復雜的工作當中解脫出來,實現部分的信號處理算法和LM629的控制邏輯,并響應中斷,實現數據通信和存儲實時信號。
[0019]為了進一步提高微微鼠在探索迷宮時的穩(wěn)定性,防止微微鼠在高速探索時打滑導致微微鼠迷宮信息錯誤,本發(fā)明在兩輪微微鼠探索控制器的硬件系統(tǒng)中加入了微型直流電機M,真空裝置具體的可以采用包括真空抽吸裝置和位于兩輪微微鼠下表面的微型真空吸盤的方式設置(當然也可以采用其他結構實現),在微微鼠運動過程中,電機M通過真空抽吸裝置不停抽吸微型真空吸盤內的空氣,使微型真空吸盤的內外壓力不一樣從而產生一定的負壓,使微微鼠對地面產生一定的吸附力,并且隨著微微鼠探索速度的增加,微型電機M自動會調節(jié)真空吸盤對地面的吸附力,增加對地面的摩擦系數,徹底防止微微鼠在高速探索時時因地面打滑造成的探索失敗現象的再次發(fā)生。
[0020]作為本發(fā)明的進一步改進,所述第一傳感器SI的傳感器信號發(fā)射方向與第二傳感器S2的傳感器信號發(fā)射方向間的夾角大于等于75°且小于等于90°、第三傳感器S5、第四傳感器S6的傳感器信號發(fā)射方向間的夾角大于等于75°且小于等于90°。采用這種方式,傳感器間的干擾少、測量更為準確。在夾角大于等于75°小于90°的情況下,而且傳感器S2和傳感器S5可以精確測量到迷宮從有擋墻到無擋墻以及無擋墻到有擋墻的變化,傳感器S2和傳感器S5還可以精確測量到從有擋墻到無擋墻的變化以及從無擋墻到有擋墻的變化、擋墻發(fā)生變化的位置的傳感器信號變化可以被控制器捕捉到、然后可以對微微鼠進行精確補償。而在夾角等于90°時則著重于對兩側的探測、且杜絕了傳感器間的干擾,并能夠進行智能補償。總之夾角的設置對于復雜迷宮計算至關重要,如果沒有智能補償的話,微微鼠在復雜迷宮中可能會產生累計誤差以使探索失敗。
[0021]作為本發(fā)明的進一步改進,第一電機X、第二電機Y、第三電機R和第四電機Z均為永磁直流電機,第五電機M為直流電機,第一電機X、第二電機Y、第三電機R和第四電機Z中設置在主板中部的兩個電機比另外兩個電機的電機功率大。使用時只有在動力需求較高時才啟動后驅(即啟動控制后輪的兩個電機),起到助力作用、節(jié)約電量且能夠按迷宮地面和周圍環(huán)境狀態(tài)不同而將需求扭矩按不同比例分布在前后所有的輪子上,以提高微微鼠的行駛能力。
[0022]作為本發(fā)明的進一步改進,第一電機X、第二電機Y、第三電機R、第四電機Z和第五電機M上的均設有光電編碼器。光電編碼器的能夠輸出A脈沖和B脈沖和Z脈沖,根據脈沖的電平記錄電機的絕對位置,換算成微微鼠在迷宮中的具體位置,定位更加準確。
[0023]作為本發(fā)明的進一步改進,第一傳感器S1、第二傳感器S2、第三傳感器S5和第四傳感器S6均包括紅外發(fā)射傳感器0PE5594A和紅外接收器TSL262。第一傳感器S1、第二傳感器S2、第三傳感器S5和第四傳感器S6均包括的紅外發(fā)射傳感器0PE5594A發(fā)射出的紅外光經擋墻反饋后會被對應的紅外接收器TSL262接收。
[0024]本發(fā)明還涉及一種雙核中速四輪微微鼠探索控制器的控制方法,包括以下步驟:
1、系統(tǒng)初始化:將微微鼠放置在迷宮起點,打開電源開關瞬間STM32F407控制器會對電源電路、傳感器電路、時鐘電路等進行檢測,確定系統(tǒng)硬件無異樣后,等待STM32F407發(fā)出的探索命令;
2、探索控制:當接收微微鼠探索啟動的瞬間,開啟開啟第五電機M、三軸陀螺儀G1、三軸加速度計Al和真空抽吸裝置,真空抽吸裝置使微微鼠對地面具有一定的吸附力,三軸陀螺儀G1、三軸加速度計Al對微微鼠行走方向進行輔助校正避免了微微鼠沖刺時偏離中心位置現象的發(fā)生,第一傳感器S1、第二傳感器S2、第三傳感器S5和第四傳感器S6判斷周圍的環(huán)境、記錄儲存迷宮擋墻信息并將環(huán)境參數送給STM32F407控制器,STM32F407把這些環(huán)境參數按照四軸行走伺服控制單元速度和加速度要求轉化為微微鼠要運行的距離、速度和加速度指令值并與LM629芯片通訊,由LM629芯片根據這些參數再結合電機的光電編碼器、第一電流傳感器Cl、第二感應器C2、第三感應器C3和第四感應器C4的反饋生成驅動第一電機X、第二電機Y、第三電機R和第四電機Z的PffM波,STM32F407控制器根據外部環(huán)境要求控制LM629芯片進而控制第一電機X、第二電機Y、第三電機R和第四電機Z中的兩個或者全部工作,PWM波經驅動橋放大后驅動兩個電機或者四個電機使得微微鼠運動,完成整個加速過程直到達到沖刺設定速度,STM32F407控制器實時檢測三軸陀螺儀Gl、三軸加速度計Al以及第一電機X、第二電機Y、第三電機R、第四電機Z,根據微微速度對真空抽吸裝置的吸附力進行調整;
3、轉向與直行控制:第一傳感器S1、第二傳感器S2、第三傳感器S5和第四傳感器S6判斷周圍的環(huán)境并將環(huán)境參數送給STM32F407控制器,在微微鼠向前運動過程中如果有迷宮擋墻進入前方的運動范圍,則判斷左右是否有擋墻,若至少一側無擋墻則轉彎,若兩側均有擋墻則微微鼠將存儲此時坐標,根據第一傳感器SI和第四傳感器S6的反饋計算出向前運動停車的位置參數,并把向停車的位置參數參數傳輸給STM32F407控制器,然后STM32F407控制器會把此參數按照時間要求轉化為位置參數、速度參數以及加速度參數傳輸并使能LM629芯片,LM629芯片根據參數生成PffM控制信號,控制第一電機X、第二電機Y、第三電機R和第四電機Z停車,同時控制器通過調整電機M的伺服控制來加大對地面的摩擦,然后在陀螺儀Gl和加速度計Al的幫助下,微微鼠實現在設置停車點停車,然后STM32F407控制器使能LM629芯片,微微鼠掉頭;在微微鼠向前運動過程顯示前方有若干格直線坐標內沒有擋墻、判斷出前方的運動范圍沒有阻擋則微微鼠將存儲其現在的坐標,處理器把向前運動若干格的位置參數傳遞給STM32F407,然后四片LM629芯片控制第一電機X、第二電機Y、第三電機R和第四電機Z使得微微鼠向前沖刺,陀螺儀G1、加速度計Al會時刻記錄已經移動的距離并輸送給STM32F407控制器;
4、位置判斷:當微微鼠控制下運動若干格距離到達新地址時,控制器將更新其坐標為并判斷其坐標是不是終點,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探索到目標,然后設置返航探索標志,微微鼠準備返程探索。
[0025]作為本發(fā)明的進一步改進,返程探索過程如下:在微微鼠進入迷宮返程探索時,傳感器S1、S2、S5、S6將工作,并把反射回來的光電信號送給STM32F407控制器、控制器判斷后送給LM629芯片、由LM629芯片運算后與STM32F407控制器進行通訊,然后由STM32F407控制器送控制信號給第一電機X、第二電機Y、第三電機R和第四電機Z進行確定,如果進入已經搜索的區(qū)域將進行快速前進,STM32F407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,在運動過程中,控制器時刻檢測微微鼠運行狀態(tài)并實時調整電機M進行摩擦力調整且時刻更新其坐標并判斷其坐標是不是起點。
[0026]作為本發(fā)明的進一步改進,轉向與直行控制步驟中包括誤差校正步驟,誤差校正方法如下:微微鼠第一傳感器S1、第二傳感器S2、第三傳感器S5和第四傳感器S6時刻對周圍的迷宮擋墻進行探測,如果信號發(fā)生了較大數值的躍變,STM32F407會根據微微鼠當前運行狀態(tài)精確補償,徹底消除微微鼠在復雜迷宮中已經累計的誤差;轉向時采用的方法:轉入前行駛一段的直線距離,轉入時按照一定弧度進行兩段轉向,轉出后行駛一段直線距離;轉彎時,STM32F407首先把轉入前行駛距離按照沖刺條件的不同轉化為不同的速度參數以及加速度參數然后根據地面狀況使能二片或四片LM629,并把指令值傳輸給控制的LM629,LM629會根據這些參數再結合光電編碼器、第一電流傳感器Cl、第二電流傳感器C2、第三電流傳感器C3和第四電流傳感器C4的反饋生成驅動前后左右輪的PffM波形和方向,控制第一電機X、第二電機Y、第三電機R和第四電機Z實現轉向。
[0027]本發(fā)明具有的有益效果是:
1、在運動過程中,充分考慮了電池在這個系統(tǒng)中的作用,控制器時刻都在對微微鼠的運行狀態(tài)進行監(jiān)測和運算,并通過第一電流傳感器Cl、第二電流傳感器C2、第三電流傳感器C3和第四電流傳感器C4進行電流反饋,避免了大電流的產生,所以從根本上解決了大電流對電池的沖擊,避免了由于大電流放電而引起的電池過度老化現象的發(fā)生。
[0028]2、采用第一傳感器S1、第二傳感器S2、第三傳感器S5和第四傳感器S6探索迷宮技術替代原有的六組傳感器探索迷宮技術不僅減少了系統(tǒng)中各傳感器組的干擾,還提高了迷宮擋墻采集頻率,有利于提高系統(tǒng)的運算速度。
[0029]3、為了充分提高微微鼠系統(tǒng)的穩(wěn)定性和行駛能力,并兼顧兩輪中置轉向的優(yōu)點,本發(fā)明舍棄了傳統(tǒng)實時四驅結構,采用中驅+后驅的復合結構:中置驅動的電機功率功率較大,后置驅動的兩個個電機功率較小,只有在動力需求較高時才啟動后驅,起到助力作用。由于采用四輪驅動技術,微微鼠前后輪都有動力,可按迷宮地面和周圍環(huán)境狀態(tài)不同而將需求扭矩按不同比例分布在前后所有的輪子上,以提高微微鼠的行駛能力。
[0030]4、根據需要實現分時四驅。在正常行駛環(huán)境下,由于需求功率不是很大,中驅的兩個電機就能滿足,為了節(jié)省能量,微微鼠一般會采用釋放后輪,采用中置輪驅動的方式;而一旦遇到路面灰塵較多或加速狀況時,STM32F407會自動檢測并立即將微微鼠需求扭矩分配給后置兩個助力驅動輪,同時控制器改變電機