清潔機(jī)器人之吸塵機(jī)器人控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

　　接近傳感器用來探測地面是否有懸崖，在機(jī)器人底部的正前、左前、右前和后方各布置1個(gè)。除了上述三種傳感器以外，在三個(gè)輪子上都裝有一個(gè)常開的開關(guān)傳感器，當(dāng)輪子懸空的時(shí)候，開關(guān)就會(huì)閉合，輸出低電平。當(dāng)輪子懸空時(shí)可以讓機(jī)器人停止運(yùn)轉(zhuǎn)。

　　2電機(jī)控制系統(tǒng)

　　在小功率系統(tǒng)中，直流電機(jī)線性特性良好，控制性能優(yōu)越，適合于點(diǎn)位和速度控制。為了實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)的正反轉(zhuǎn)運(yùn)行，只需要改變電機(jī)電源電壓的極性。電壓極性的變化和運(yùn)行時(shí)間的長短可以由處理器實(shí)現(xiàn)，而提供直流電機(jī)正常運(yùn)行的電流則需要驅(qū)動(dòng)電路。

　　H橋式驅(qū)動(dòng)電路是比較常用的驅(qū)動(dòng)電路。該設(shè)計(jì)兩個(gè)行走驅(qū)動(dòng)電機(jī)采用分立器件功率場效應(yīng)管和續(xù)流二極管搭建，成本低，便于散熱，如圖6所示。

　　用ARM7的P0．8和P0．9來控制電機(jī)，這兩個(gè)管腳都是PWM輸出管腳，可以控制電機(jī)的速度。該部分主要保證機(jī)器人能夠在平面內(nèi)移動(dòng)，同時(shí)輪上帶有編碼器，可以對行走的路程進(jìn)行檢測。通過航位推算可以實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的轉(zhuǎn)彎，假設(shè)機(jī)器人光電碼盤的分度數(shù)為N；控制器收到的脈沖數(shù)為m；輪子的直徑為D；兩個(gè)輪子之間的間距為W，則輪子前進(jìn)的距離為：

　　設(shè)機(jī)器人在環(huán)境坐標(biāo)系中的位姿為(X(t)，Y(t)，φ(t))，則第n+1次采樣的方位角φn+1值和第n次采樣的φ值有以下關(guān)系：

　　式中：vR(t)和vL(t)分別是在t時(shí)刻兩輪的速度；△SLn和△SRn為兩個(gè)主動(dòng)輪從第n次采樣時(shí)刻到第n+1次采樣時(shí)刻之間所行走的距離。

　　如果規(guī)定要進(jìn)行原地轉(zhuǎn)彎，就是一個(gè)輪子正轉(zhuǎn)，另外一個(gè)輪子反轉(zhuǎn)的方式那么：

　　3結(jié)語

　　清潔機(jī)器人作為服務(wù)機(jī)器人的一種，有著巨大的市場潛力和廣闊的應(yīng)用前景。隨著傳感技術(shù)的發(fā)展和微處理器的不斷進(jìn)步，價(jià)格也在不斷下降。在此研究和設(shè)計(jì)一個(gè)基于ARM7微處理器的清潔機(jī)器人控制系統(tǒng)，不僅滿足了實(shí)用性的要求，而且在不增加成本的基礎(chǔ)上為軟件提供了良好的硬件支持，為更好的算法和軟件升級提供良好的技術(shù)支持。