過直流推進(jìn)電機(jī)21的電流；BTS6133功率巧片可W將通過撐緊電機(jī)的電流轉(zhuǎn)化為 適合測(cè)量的電流信號(hào)，利用基準(zhǔn)電阻進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，通過光電隔離12中的線性光 禪IL300送入ARM處理器1內(nèi)部進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)化，計(jì)算出通過撐緊電機(jī)的電流。所述磁編碼 器接口模塊9,采用SN75175差分線性接收電路將編碼器的各相脈沖信號(hào)處理后送入ARM處 理器1進(jìn)行計(jì)數(shù)測(cè)量，得到相應(yīng)的速度或者位置。所述限位開關(guān)接口模塊10,采用施密特觸 發(fā)電路對(duì)限位開關(guān)的動(dòng)作情況進(jìn)行采集，判斷相應(yīng)機(jī)構(gòu)是否達(dá)到極限位置。
[003引當(dāng)智能墻面抹灰機(jī)器人專用控制器為自動(dòng)控制工作模式時(shí)，所述人機(jī)交互模塊11 通過12C總線18與ARM處理器1連接并自動(dòng)進(jìn)行通信，操作人員通過人機(jī)交互模塊11的 數(shù)碼管，可實(shí)時(shí)的了解當(dāng)前智能墻面抹灰機(jī)器人的工作狀態(tài)，通過人機(jī)交互模塊11的手自 動(dòng)切換按鍵，操作人員根據(jù)智能墻面抹灰機(jī)器人的運(yùn)行狀態(tài)對(duì)智能墻面抹灰機(jī)器人的工作 模式進(jìn)行切換，所述按鍵、數(shù)碼管采用專用數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)巧片CH452A，專用數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)巧片對(duì) 按鍵、數(shù)碼管的工作狀態(tài)進(jìn)行掃描和顯示；所述人機(jī)交互模塊還包括直流推進(jìn)電機(jī)21和直 流提升電機(jī)33的手動(dòng)調(diào)節(jié)按按鍵用于處理異常情況。
[0039]實(shí)施過程中，所述ARM處理器1選用高性價(jià)比的STM32F407VG微控制巧片，STM32F407ZVG系列是基于高性能的八RM飯Codex?-M4F的32位RISC內(nèi)核，工作頻率高 達(dá)168MHz。其Codex-M4F核屯、功能支持所有ARM單精度數(shù)據(jù)處理指令和數(shù)據(jù)類型的單精 度浮點(diǎn)單元（FPU)。它還實(shí)現(xiàn)了一套完整的DSP指令和內(nèi)存保護(hù)單元（MPU)，從而提高應(yīng)用 程序的安全性。該STM32F407VG處理器采用高速嵌入式存儲(chǔ)器，最多4字節(jié)的備份SRAM,W 及廣泛的增強(qiáng)I/O的連接到兩條Are總線和外設(shè)，兩個(gè)A皿總線和一個(gè)32位的多A皿總線 矩陣。STM32F407VG設(shè)備提供3個(gè)12位ADC，兩個(gè)DAC，1個(gè)低功耗RTC，12個(gè)通用16位定 時(shí)器，其中包括兩個(gè)用于電機(jī)控制的PWM定時(shí)器，兩個(gè)通用32位定時(shí)器。一個(gè)真正的隨機(jī) 數(shù)發(fā)生器（RNG)。還配備了標(biāo)準(zhǔn)和先進(jìn)的通信接口，可完美的完成智能墻面抹灰機(jī)器人所需 的全部數(shù)據(jù)處理W及控制功能。
[0040] 本發(fā)明中所使用的ARM處理器1 (STM32F407VG)，設(shè)計(jì)ARM處理器1的最小系統(tǒng)，擴(kuò) 展出所有10口，供其他各模塊與ARM處理器1與其通信。ARM處理器1的引腳VREF+與電 源模塊2中基準(zhǔn)電壓巧片REF3030所產(chǎn)生的3. 3V電壓連接，為ARM處理器1內(nèi)部AD轉(zhuǎn)換 提供穩(wěn)定的參考電壓。ARM處理器1中的NRST引腳與復(fù)位巧片MAX809的RST引腳相連為 ARM處理器1提供復(fù)位信號(hào)。并為ARM處理器1預(yù)留調(diào)試接口，方便對(duì)專用控制器進(jìn)行在線 調(diào)試。ARM處理器1中的VCC引腳與GND引腳之間分別連上0. luF電容，濾除電源雜波，為 ARM處理器1提供平穩(wěn)電源。
[0041] 請(qǐng)參見圖2示出本發(fā)明直流推進(jìn)電機(jī)調(diào)速模塊4框圖，其中；ARM處理器1產(chǎn)生的 推進(jìn)速度控制信號(hào)即脈寬調(diào)制信號(hào)24(PWM)通過高速光禪器13送入直流推進(jìn)電機(jī)調(diào)速模 塊4中，所述直流推進(jìn)電機(jī)調(diào)速模塊4采用直流推進(jìn)電機(jī)功率驅(qū)動(dòng)巧片。本發(fā)明中高速光 禪器13采用集成巧片HCPL0630。通過高速光禪器13隔離，避免電機(jī)驅(qū)動(dòng)回路大電流影響 控制回路中的信號(hào)傳輸。高速光禪器13的輸出端與直流推進(jìn)電機(jī)調(diào)速模塊4的高邊控制 開關(guān)相連，控制其通斷，此處直流推進(jìn)電機(jī)功率驅(qū)動(dòng)巧片所采用的是BTM7710GP。相應(yīng)的， 低邊控制開關(guān)的通斷信號(hào)25通過普通光禪12隔離。通過直流推進(jìn)電機(jī)21的大電流通過 電機(jī)電流反饋模塊8中的霍爾轉(zhuǎn)換元件23進(jìn)行測(cè)量?；魻栟D(zhuǎn)換元件23所采用的ACS712 集成電路利用霍爾效應(yīng)，隔離了大電流和感應(yīng)電流，并進(jìn)行了線性化，其輸出端直接連接到 ARM處理器1的AD轉(zhuǎn)換輸入引腳。與直流推進(jìn)電機(jī)21行程相關(guān)的限位開關(guān)22連接直流推 進(jìn)電機(jī)調(diào)速模塊4的接地端與電源地，一旦直流推進(jìn)電機(jī)21到達(dá)極限位置，產(chǎn)生中斷信號(hào) 傳遞給ARM處理器1，ARM處理器停止產(chǎn)生推進(jìn)速度控制信號(hào)24,使得直流推進(jìn)電機(jī)21停 止轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0042] 請(qǐng)參見圖3示出本發(fā)明直流撐緊電機(jī)模塊26控制框圖，其中：直流撐緊電機(jī)模塊 6主要采用功率開關(guān)進(jìn)行直流撐緊電機(jī)26控制本發(fā)明中采用的功率巧片采用英飛凌公司 生產(chǎn)的BTS6133D。采用普通光禪12隔離來自ARM處理器1的開關(guān)通斷控制信號(hào)27。電機(jī) 電流反饋模塊8采用線性光禪28對(duì)大電流進(jìn)行隔離和線性衰減，由線性光禪28的輸出適 合測(cè)量的電流，經(jīng)過電流反饋模塊8中的基準(zhǔn)電阻將電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)并經(jīng)過電壓 跟隨器輸入到ARM處理器1的模數(shù)轉(zhuǎn)換輸入引腳。
[0043] 請(qǐng)參見圖4示出本發(fā)明自動(dòng)控制模式和手動(dòng)控制模式切換電路示意圖，其中：若 墻面抹灰機(jī)器人發(fā)生異常情況，操作人員可根據(jù)需要利用人機(jī)交互模塊11手自動(dòng)切換電 路進(jìn)行手動(dòng)控制。當(dāng)手自動(dòng)切換開關(guān)30動(dòng)作后，墻面抹灰機(jī)器人由自動(dòng)模式切換到手動(dòng)模 式，操作人員使用直流推進(jìn)電機(jī)21的手動(dòng)調(diào)節(jié)按鍵31和直流提升電機(jī)33的手動(dòng)調(diào)節(jié)按鍵 32直接對(duì)直流推進(jìn)電機(jī)21和直流提升電機(jī)33直接進(jìn)行控制，完全跳過ARM控制器1和直 流推進(jìn)電機(jī)調(diào)速模塊4和直流提升電機(jī)控制模塊5，避免由于ARM處理器1和其他外圍模塊 的失效而使得手動(dòng)控制無法正常工作。直流推進(jìn)電機(jī)21的手動(dòng)調(diào)節(jié)按鍵31和直流提升電 機(jī)33的手動(dòng)調(diào)節(jié)按鍵32又分別于直流推進(jìn)電機(jī)21和直流提升電機(jī)33的限位開關(guān)10串 聯(lián)，避免手動(dòng)調(diào)節(jié)使得相應(yīng)的機(jī)構(gòu)超出可運(yùn)動(dòng)范圍。
[0044] 具體實(shí)施過程中，其自動(dòng)控制流程如下；通過激光測(cè)距傳感數(shù)據(jù)接收模塊3 W及 磁編碼器接口模塊9收集數(shù)據(jù)，ARM處理器1采用中值濾波算法對(duì)采集到的智能墻面抹灰 機(jī)器人與待粉刷墻面之間距離測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波去噪，通過對(duì)距離測(cè)量數(shù)據(jù)處理并進(jìn)行軌 跡插值計(jì)算，得到相應(yīng)的各電機(jī)控制量，采用增量式PID算法對(duì)直流推進(jìn)電機(jī)21和直流提 升電機(jī)33進(jìn)行轉(zhuǎn)速環(huán)和電流雙閉環(huán)控制。
[0045] 控制程序中采用中值濾波算法，將每組需要濾波的數(shù)據(jù)進(jìn)行排序，W排序后最中 間的位置作為此組數(shù)據(jù)的濾波結(jié)果。采用增量式PID算法表達(dá)式是ARM處理器1的第k個(gè) 采樣時(shí)刻的輸出值與第k-1個(gè)采樣時(shí)刻的輸出值之差A(yù)Uk對(duì)直流推進(jìn)電機(jī)21進(jìn)行調(diào)速：
[0046]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種智能墻面抹灰機(jī)器人專用控制器，其特征在于，該控制器包括ARM處理器以及 外圍模塊，其控制流程中包含自動(dòng)工作模式和手動(dòng)工作模式，所述外圍模塊包括電源模塊， 激光測(cè)距傳感數(shù)據(jù)接收模塊、直流推進(jìn)電機(jī)調(diào)速模塊、直流提升電機(jī)控制模塊、直流撐緊電 機(jī)控制模塊、步進(jìn)電機(jī)角度控制模塊、電機(jī)電流反饋模塊、磁編碼器接口模塊、限位開關(guān)接 口模塊、人機(jī)交互模塊以及手自動(dòng)切換電路；所述手自動(dòng)切換電路分別與對(duì)應(yīng)的電源模塊、 ARM處理器、外圍模塊連接，用于為ARM處理器、外圍模塊及直流推進(jìn)電機(jī)、直流提升電機(jī)、 直流撐緊電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)供電回路進(jìn)行切換；所述ARM處理器分別與對(duì)應(yīng)的激光測(cè)距傳感 數(shù)據(jù)接收模塊、直流推進(jìn)電機(jī)調(diào)速模塊、直流提升電機(jī)控制模塊、直流撐緊電機(jī)控制模塊、 步進(jìn)電機(jī)角度控制模塊、電機(jī)電流反饋模塊、磁編碼器接口模塊、限位開關(guān)接口模塊以及人 機(jī)交互模塊連接，其中： 所述激光測(cè)距傳感數(shù)據(jù)接收模塊，用于接收并向ARM處理器發(fā)送激光測(cè)距傳感器測(cè)量 智能墻面抹灰機(jī)器人與待粉刷墻面之間的距離數(shù)據(jù)；