[实用新型]足球机器人低层控制系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及的是足球机器人的低层控制系统。

背景技术

足球机器人是一种典型的智能机器人系统，其基本任务是接收主控系统的无线发射运动控制指令，驱动小车左、右车轮按规划路径运行，实现其比赛任务。现有的足球机器人的低层控制系统采用的是8位单片机或16位单片机作为微控制器，其智能PID控制由软件编程来完成。这一现有技术存在的主要技术问题是：程序编制困难，存在复杂的运行算法的软件瓶颈问题，影响了系统的快速反应能力，系统的灵敏度低，而且系统升级较为困难。

实用新型内容

本实用新型的发明目的在于由硬件承担智能PID自适应控制、从而简化软件设计，提供一种系统响应速度快、动态品质好的足球机器人低层控制系统。本实用新型的足球机器人低层控制系统包括有微处理中央控制单元、ID编码单元和无线接收单元和低层左右轮的运行操纵单元，其中的运行操纵单元包括有左右轮运动控制器、两个运行轮的电机驱动器；其微处理中央控制单元由微处理芯片LPC2132构成；左右轮两运行控制器由内置PID算法的可编程全数字运动控制芯片LM629构成，其数据口线与指令接收/发送口线分别和微处理器的一组数据口线与指令口线连接；其电机驱动器由恒压恒流双H桥式驱动芯片构成，其两路电机输出引脚分别与左右运行轮电机连接，每路运行控制器的两路脉宽调频输出端分别与恒压恒流双H桥式驱动芯片的两路输入引脚连接。

本实用新型所公开的足球机器人低层控制系统技术方案，采用了功能强大的32位微处理器ARM芯片作为足球机器人的核心控制芯片，并配备了运动控制芯片，实现其智能PID自适应控制，从而简化其软件设计，解决了复杂运行算法的瓶颈问题，满足了系统响应速度快、超调量小、实时性好、良好动态品质、可靠性高的高性能需求，而且具有硬件集成度高的优点。

附图说明

图1是本实用新型足球机器人低层控制系统的电路组成框图

图2是一路运行控制器与微处理器连接的电路图

图3是微处理器与运行操纵单元的电路结构原理图

图4是无线接收单元与微处理器的电路连接图。

具体实施方式

本实用新型的足球机器人低层控制系统的电路构成如图所示，本足球机器人低层控制系统包括有微处理中央控制单元、ID编码单元、无线接收单元和控制低层左右运行轮的运行操纵单元，其低层左右运行轮的运行操纵单元由控制左右轮运行的两路运动控制器、控制驱动电机的电机驱动器及速度检测器构成。其中的微处理中央控制单元和其运动控制器分别选用的是微处理器芯片LPC2132和可编程全数字运动控制器芯片LM629，其中的两路可编程全数字运动控制器芯片LM629(R)和LM629(L)分别作为控制低层左右轮的运动控制器芯，可编程全数字运动控制器芯片LM629中内置PID算法，与微处理器芯片LPC2132通信连接配合，进行智能PID控制。每一运动控制器芯片LM629的数据口线DATA与微处理器芯片LPC2132的一组数据口线连接，其指令口线：片选CS、数据读写WR.RD、信息输出HI等与微处理器芯片的指令引脚相连接；电机驱动器由恒压恒流双H桥式2A驱动芯片L298构成，其两路电机输出端OUT1、OUT2和OUT3、OUT4分别连接左右轮直流伺服驱动电机M1、M2，用于控制左、右轮的正、反转或停转，其使能控制端ENA、ENB受控连接于微处理器芯片的两指令口线P0.28、P0.29，其电流反馈引脚SENSEA、SENSEB与其接地口线同时接地连接，两运动控制器芯片LM629(R)、LM629(L)的脉宽调制控制口线PWM(S)、PWM(M)输出连接至芯片L298的两路输入口线IN1、IN2和IN3、IN4；两运动控制器芯片的四倍频信号口线A、B分别连接于直流伺服电机M1、M2内部的测速编码器上，构成所述的速度检测单元。本实施例中的无线接收单元由低功耗超高频数据接收模块芯片BIM433或BIM418及其外围电路构成，其体积小，只接少许外围电路即可工作，该芯片与微处理器芯片串行数据口线RXD1连接，其发射允许口线15脚置高，其接收允许口线16置低，设置为接收功能，其载波测试口线11受控于微处理器的一I/O口线P 1.16。

微处理器芯片由无线接收单元接收到主控系统的无线发送信息后，进行数据处理，然后通过数据口线把处理数据传送至运动控制器LM629(R)、LM629(L)，经其内部梯形图发生器和PID调节器的运算，输出脉宽调制信号和方向信号由运动控制器的两路PWM(S)、PWM(M)控制左右轮电机运行。