[实用新型]基于ARM9的四轮微电脑鼠冲刺控制器

说明书

技术领域

本实用新型涉及机器人领域，特别是涉及一种基于ARM9的四轮微电脑鼠冲刺控制器。

背景技术

微电脑鼠是使用嵌入式微控制器、传感器和机电运动部件构成的一种智能行走机器人，在国外已经竞赛了将近30年，由其原理可以转化为多种实际的工业机器人，近几年内才引进国内，并逐渐成为一个新兴的竞赛项目。微电脑鼠可以在不同“迷宫”中自动记忆和选择路径，采用相应的算法，快速地到达所设定的目的地。一只优秀的微电脑鼠必须具备良好的感知能力，有良好的行走能力，优秀的智能算法。一只完整的微电脑鼠包括传感器、电机、算法和微处理器，其中微处理器是微电脑鼠的核心部分，控制并判断所有信心，包括墙壁信息，位置信息，角度信息和电机状态信息等。

现有的微处理器一般采用的是单片机。由于国内研发此机器人的单位较少，相对研发水平比较落后，研发的微电脑鼠在长时间运行发现存在着很多安全问题，如下：

（1）作为微电脑鼠的眼睛采用的是超声波或者是一般的红外传感器，使得微电脑鼠在快速冲刺时对周围迷宫的判断存在一定的误判，使得微电脑在快速冲刺的时候容易撞上前方的挡墙；

（2）作为微电脑鼠的执行机构采用的是步进电机，经常会遇到丢失脉冲的问题出现，导致对冲刺位置的记忆出现错误，有的时候找不到冲刺的终点；

（3）由于采用步进电机，使得机体发热比较严重，不利于在大型复杂迷宫中快速冲刺；

（4）由于采用比较低级的算法，使得最佳迷宫的计算和冲刺路径的计算都有一定的问题在一般迷宫当中的冲刺一般都要花费15~30秒的时间，这使得在真正的大赛中无法取胜；

（5）由于微电脑鼠在快速冲刺过程中要频繁的刹车和启动，加重了单片机的工作量，单片信号处理器无法满足微电脑鼠快速冲刺的要求；

（6）相对采用的都是一些体积比较大的插件元器件使得微电脑鼠的体积比较庞大，重心较高，无法满足快速冲刺的要求；

（7）由于受周围环境不稳定因素干扰，特别是周围一些光线的干扰，单片机控制器经常会出现异常，引起微电脑鼠失控，抗干扰能力较差；

（8）对于差速控制的微电脑鼠来说，一般要求其两个电机的控制信号要同步，但是对于单一单片机来说又很难办到，使得微电脑鼠在高速冲刺时会在迷宫当中摇摆幅度较大；

（9）由于受单片机容量和算法影响，微电脑鼠对迷宫的信息没有存储，当遇到掉电情况时候所有的信息将消失，这使得整个冲刺过程无法完成；

（10）由于受单片机容量影响，现有的微电脑鼠基本上都只有两个动力驱动轮，采用四轮差速方式行驶，使得系统对两轴的伺服要求较高，特别是直线加速冲刺导航时，要求速度和加速度要追求严格的一致，否则直线导航将会失败，导致微电脑鼠出现撞墙的现象发生；

（11）四轮微电脑鼠系统在加速时由于重心后移，使得老鼠前部轻飘，即使在良好的路面上微电脑鼠也会打滑，有可能导致撞墙的现象出现，不利于高速微电脑鼠冲刺的发展；

（12）四轮微电脑鼠系统在正常行驶时如果设计不当造成重心前偏，将导致驱动轮上承受的正压力减小，这时微电脑鼠系统更加容易打滑，也更容易走偏，导致导航失败；

（13）四轮微电脑鼠系统在正常行驶时如果设计不当造成重心侧偏将导致两个驱动轮承受的正压力不同，在快速启动时四轮打滑程度不一致，瞬间就偏离轨迹，转弯时，其中正压力小的轮子可能打滑，导致转弯困难；

（14）由于采用两个动力轮驱动，为了满足复杂状态下的加速和减速，使得单个驱动电机的功率较大，不仅占用的空间较大，而且有时候在一些相对需求能量较低的状态下造成“大马拉小车”的现象出现，不利于微电脑鼠本体微型化发展和微电脑鼠系统能源的节省。

实用新型内容

本实用新型主要解决的技术问题是提供一种基于ARM9的四轮微电脑鼠冲刺控制器，为克服单片机不能满足微电脑鼠稳定性和快速性的要求，舍弃了国产微电脑鼠所采用的单片机工作模式，在吸收国外先进控制思想的前提下，自主研发了基于ARM9+L298N的全新控制模式。控制板以ARM9为处理核心，实现两轴直流电机同步伺服数字信号的实时处理，并实现 L298N的左右轮的控制逻辑，实现微电脑鼠快速冲刺时两轴电机的同步控制，简化操作，提高效率，在基于ARM9的四轮微电脑鼠冲刺控制器的普及上有着广泛的市场前景。