继续搜寻并更新其坐标；
11)当灭火机器人搜到光源，并喷洒干冰完成灭火后，灭火机器人会停在目标点，然后控制器调出灭火机器人已经搜索的路径，并舍弃未搜寻的目标，通过洪水算法找出已经搜寻过房间的最佳路径，然后灭火机器人按照此路径快速回到搜寻起点，STM32F407会根据灭火机器人的速度自动调节直流电机M的伺服控制，自动改变真空吸盘对地面的吸附能力；
12)在灭火机器人在房间搜寻火源过程中，控制器会对高速直流无刷电机X、直流无刷电机Y、直流无刷电机Z、直流无刷电机R、直流无刷电机U、直流无刷电机W、直流电机M的转矩进行在线辨识，由于系统采用的是三闭环伺服控制，如果转矩出现脉动，控制器会利用直流电机力矩与电流的关系对干扰进行线性补偿，有效减少了电机转矩抖动对灭火机器人快速探索时导航的影响，增加了其抗干扰能力；
13)当灭火机器人完成整个返程过程回到起始点(0，0)，STM32F407将控制灭火机器人中心点停车，并重新调整驱动功率桥的电平，使得直流无刷电机X和直流无刷电机Y以相反的方向运动，灭火机器人加速度计传感器Al的控制下，原地旋转180度，原地自锁，等待下一个搜寻命令。
[0031]本发明具有的有益效果是:
1:在运动过程中，充分考虑了电池在这个系统中的作用，基于STM32F407控制器时刻都在对灭火机器人的运行状态进行监测和运算，并且在电池提供电源的过程中，电流传感器C1-C7时刻对电池的电流进行观测并送给控制器进行保护，避免了大电流的产生，所以从根本上解决了大电流对锂离子电池的冲击，避免了由于大电流放电而引起的锂离子电池过度老化现象的发生；
2:用直流无刷电机替代了步进电机，使得电机无机械摩擦，无磨损，无电火花，且免维护，而且直流无刷电机的效率高，功率和转矩密度高，使得系统的效率更高；
3:由STM32F407处理灭火机器人的六只直流无刷电机X、直流无刷电机Y、直流无刷电机Z、直流无刷电机R、直流无刷电机U、直流无刷电机W、单轴吸附控制直流电机M的伺服控制，使得控制比较简单，大大提高了运算速度，解决了单片机软件运行较慢的瓶颈；
4:本发明基本实现全贴片元器件材料，为了增加系统的处理速度，系统采用两片STM32F407来实现各种算法，二者之间实时通讯，实现了单板控制，不仅节省了控制板占用空间，而且有利于灭火机器人体积和重量的减轻；
5:由于采用直流无刷电机，使得调速范围比较宽，调速比较平稳；
6:由于本控制器采用两片STM32F407处理六轴直流无刷电机和单轴直流电机伺服大量的数据与算法，有效地防止了程序的“跑飞”，抗干扰能力大大增强； 7:在灭火机器人实际运动过程中，STM32F407可以根据灭火机器人外围运行情况适时调整内部三闭环伺服控制的PID参数，实现分段P、H)、PID控制和非线性PID控制，使系统满足中低速运行时速度的切换；
8、在此灭火机器人系统引入了三轴加速度计传感器Al，通过积分和二次积分可以近似得到灭火机器人的角速度和角度信息，实现了灭火机器人在房间探索时的瞬时加速度、速度的间接检测，并利用反馈实现全程导航和二次补偿，有利于提高灭火机器人的稳定性和动态性能；
9:在灭火机器人运行过程中，STM32F407会对高速直流无刷电机X、直流无刷电机Y、直流无刷电机Z、直流无刷电机R、直流无刷电机U、直流无刷电机W和直流电机M的转矩进行在线辨识并利用电机力矩与电流的关系进行补偿，减少了电机转矩抖动对灭火机器人快速探寻火源的影响；
10:STM32F407通过调节直流电机M可以有效调节真空吸盘对地面的吸附能力，消除了灭火机器人在高速搜寻火源时打滑现象的发生；
11:根据灭火机器人搜寻功率需要实现分时多驱，在正常搜寻时，由于所求功率较小，灭火机器人一般会采用释放前后四轮，采用中置动力的两轮驱动的方式；而一旦遇到稍微提速时，STM32407会自动检测并立即将灭火机器人需求扭矩分配给后置两个助力直流无刷电机，同时控制器改变电机M的伺服控制，灭火机器人系统自然切换到中驱+后驱的四轮驱动状态，增强了灭火机器人的搜寻时的可靠性；而一旦遇到路面灰尘较多或灭火机器人速度较高时，STM32407会自动检测并立即将灭火机器人需求扭矩分配给前后置四个助力直流无刷电机，同时控制器改变直流电机M的伺服控制，灭火机器人系统自然切换到前驱+中驱+后驱的六轮驱动状态，进一步增强了灭火机器人搜寻时的可靠性；
12:由于采用前驱+中驱+后驱的复合六轮驱动方式，当需要加速探寻或者是返回起点时，控制器把动力分配到六个直流无刷电机，一旦一个动力轮由于地面、机械结构等造成暂时离开地面，STM32407可以重新分配扭矩，把更多的扭矩分配在未失速的驱动轮上，使系统迅速脱离不稳定状态，重新回到六轴动力平衡状态，使得灭火机器人具有更好的探寻行走功能；
13:灭火机器人转向时，为了保证旋转的稳定性，采用中置的两个直流无刷电机实现搜寻转弯，并释放前后置的四个助力直流无刷电机。
[0032]以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
【主权项】
1.一种基于STM32F407六轮灭火机器人伺服控制器，其特征在于，包括电池、处理器、第一电机、第二电机、第三电机、第四电机、第五电机、第六电机、第七电机以及灭火机器人，所述的电池单独提供电流驱动所述的处理器，所述的处理器采用STM32F407，所述的处理器分别发出第一控制信号、第二控制信号、第三控制信号、第四控制信号、第五控制信号、第六控制信号和第七控制信号，由所述的第一控制信号、第二控制信号、第三控制信号、第四控制信号、第五控制信号、第六控制信号和第七控制信号分别控制所述的第一电机、第二电机、第三电机、第四电机、第五电机、第六电机和第七电机的信号合成之后再控制灭火机器人的运动，其中，所述的第一电机、第二电机、第三电机、第五电机、第六电机和第七电机采用直流无刷电机，所述的第四电机采用直流电机。2.根据权利要求1所述的基于STM32F407六轮灭火机器人伺服控制器，其特征在于，所述的电池采用锂离子电池。3.根据权利要求1所述的基于STM32F407六轮灭火机器人伺服控制器，其特征在于，所述的第一控制信号、第二控制信号、第三控制信号、第四控制信号、第五控制信号、第六控制信号和第七控制信号均为PWM波控制信号。4.根据权利要求1所述的基于STM32F407六轮灭火机器人伺服控制器，其特征在于，所述的处理器的内部还设置有上位机系统和运动控制系统，所述的上位机系统包括房间探索模块、房间存储模块、路径读取模块、人机界面模块以及在线输出模块，所述的运动控制系统包括七轴混合伺服控制模块、坐标定位模块以及I/O控制模块，其中，所述的七轴混合伺服控制模块包括六轴直流无刷电机灭火机器人搜寻伺服控制模块和单轴真空吸盘吸附伺服控制模块。5.根据权利要求1所述的基于STM32F407六轮灭火机器人伺服控制器，其特征在于，所述的六轮灭火机器人伺服控制器还包括超声波传感器、电流传感器、光电传感器、电压传感器以及加速度计传感器，所述的超声波传感器、电流传感器、光电传感器、电压传感器以及加速度计传感器均与处理器通讯连接。6.根据权利要求5所述的基于STM32F407六轮灭火机器人伺服控制器，其特征在于，所述的超声波传感器的数量为6个、电流传感器的数量为7个、光电传感器、电压传感器以及加速度计传感器的数量均为I个。7.根据权利要求1所述的基于STM32F407六轮灭火机器人伺服控制器，其特征在于，所述的六轮灭火机器人伺服控制器还包括光电编码器，所述的光电编码器分别安装在第一电机、第二电机、第三电机、第四电机、第五电机、第六电机和第七电机上。
【专利摘要】本发明公开了一种基于STM32F407六轮灭火机器人伺服控制器，所述的处理器采用STM32F407，其中，所述的第一电机、第二电机、第三电机、第五电机、第六电机和第七电机采用直流无刷电机，所述的第四电机采用直流电机。通过上述方式，本发明采用六轮结构替代了原有的两轮和四轮结构，由于采用六轮驱动技术，灭火机器人前后中轮都有动力，可按探索地面和周围环境状态不同而将需求扭矩按不同比例分布在前后所有的轮子上，以提高灭火机器人的行驶能力，真空吸附技术的引入彻底消除了灭火机器人行走打滑现象的发生，有效提高了灭火机器人搜寻房间位置的精确性。
【IPC分类】G05D1/02
【公开号】CN105005308
【申请号】CN201510519855
【发明人】张好明, 杨锐敏
【申请人】铜陵学院
【公开日】2015年10月28日
【申请日】2015年8月24日