7]下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
[0018]如图4所示，本实施例包括:
一种六轮双核高速灭火机器人伺服控制器，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，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，其中，所述的处理器采用双核处理器，其中，所述的处理器采用双核处理器，包括STM32F407和FPGA，所述的FPGA与STM32F407进行通信连接。本实施例中，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分别对应标记为直流无刷电机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，第四电机标记为直流电机M。
[0019]STM32F4系列除引脚和软件兼容高性能的F2系列外，F4的主频(168MHz)高于F2系列(120MHz)，并支持单周期DSP指令和浮点单元、更大的SRAM容量(192 KB, F2为128KB)、512KB-1MB的嵌入式闪存以及影像、网络接口和数据加密等更先进的外设。STM32F4系列基于最新的ARM Cortex M4内核，在现有出色的STM32微控制器产品组合中新增了信号处理功能，并提高了运行速度；STM32F405x集成了定时器、3个ADC、2个DAC、串行接口、夕卜存接口、实时时钟、CRC计算单元和模拟真随机数发生器在内的整套先进外设。STM32F407在STM32F405产品基础上增加了多个先进外设。这些性能使得F4系列可以较容易满足控制和信号处理功能混合的数字信号控制需求。高效的信号处理功能与CorteX-M4处理器系列的低能耗、低成本和易于使用的优点的组合，使得其可以为多轴电动机控制提供灵活解决方案。这些特点使得STM32F407特别适合多轴灭火机器人伺服系统的信号处理。
[0020]FPGA是英文Field Programmable Gate Array的缩写，即现场可编程门阵列，是在PAL、GAL、EPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路(ASIC)领域中的一种半定制电路而出现的，即解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。
[0021]FPGA采用了逻辑单元阵列LCA (Logic Cell Array)这样一个新概念，内部包括可配置逻辑模块CLB(ConfigurabIe Logic Block)、输出输入模块10B(Input Output Block)和内部连线(Interconnect)三个部分。FPGA的基本特点主要有:
1)采用FPGA设计ASIC电路，用户不需要投片生产，就能得到合用的芯片；
2)FPGA可做其它全定制或半定制ASIC电路的中试样片；
3)FPGA内部有丰富的触发器和I / O引脚;
4)FPGA是ASIC电路中设计周期最短、开发费用最低、风险最小的器件之一；
5)FPGA采用高速CHMOS工艺，功耗低，可以与CMOS、TTL电平兼容。
[0022]可以说，FPGA芯片是小批量系统提高系统集成度、可靠性的最佳选择之一。
[0023]上述特点使得用户可以根据自己的设计需要，通过特定的布局布线工具对其内部进行重新组合连接，在最短的时间内设计出自己的专用集成电路，这样就减小成本、缩短开发周期。由于FPGA采用软件化的设计思想实现硬件电路的设计，这样就使得基于FPGA设计的系统具有良好的可复用和修改性。这种全新的设计思想已经逐渐应用在高性能的直流电机和交流电机驱动控制上，并快速发展。
[0024]如图3所示，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、加速度计传感器以及陀螺仪，所述的超声波传感器、电流传感器、光电传感器、电压传感器、加速度计传感器、陀螺仪以及方向传感器均与处理器通讯连接。其中，所述的超声波传感器的数量为6个，本实施例中超声波传感器标记为S1、S2、S3、S4、S5和S6 ;电流传感器的数量为7个，本实施例中电流传感器标记为Cl、C2、C3、C4、C5、C6和C7 ;光电传感器、电压传感器、加速度计传感器、陀螺仪以及方向传感器的数量均为I个，本实施例中光电传感器标记为S7，电压传感器标记为VI，陀螺仪的标记为Gl均加速度计传感器标记为Al，方向传感器标记为Gl。
[0025]如图5所示，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基于FPGA七轴同步混合伺服控制模块、坐标定位模块以及1/0控制模块，其中，所述的基于FPGA七轴同步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。
[0026]为了能够更好的提高灭火机器人对复杂环境的适应能力，本发明采用六轮结构替代了原有的四轮结构:为了兼顾两轮中置转向的优点，本发明采用前驱+中驱+后驱的六轮驱动结构:中置驱动的两个直流无刷电机功率较大，前置和后置驱动的四个直流无刷电机功率较小，只有在动力需求较高时才启动，起到助力作用。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。
[0027]具体地:
为了能够精确探寻房间并成功发现火源，本发明采用六组传感器探测房间模式，所发明的灭火机器人结构如图3所示:超声波传感器S1、S6共同作用判断前方挡墙，超声波传感器S2和S3共同合作判断其左边挡墙的存在，超声波传感器S4和S5共同合作判断其右边挡墙的存在，同时超声波传感器S2、S3、S4、S5合作为灭火机器人直线运动提供导航依据。由于在比赛现场，太阳光有可能直射进来，这样红外传感器就不能在使用，本发明采用超声波传感器代替了红外传感器。在这种结构设置中，超声波传感器S2和S3可以在不同位置精确测量到房间左侧从有挡墙到无挡墙或者无挡墙到有挡墙的变化，超声波传感器S4和S5可以在不同位置精确测量到房间右侧从有挡墙到无挡墙或者无挡墙到有挡墙的变化，这个位置的传感器信号阶跃变化可以被控制器捕捉到，然后在此位置可以对灭火机器人进行精确补偿，这对于灭火机器人求解房间找到火源并返回到起点计算至关重要，如果没有此智能补偿的话，灭火机器人有可能在复杂房间中的累计误差足以使其无法求解此房间地图，导致无法回到房间起点。
[0028]为了提高六轮灭火机器人在寻找火源过程中行走导航的稳定性，本发明在灭火机器人伺服硬件系统中加入了三轴的加速度计传感器Al、陀螺仪Gl和方向传感器D1。在灭火机器人行走房间期间全程开启加速度计传感器Al、陀螺仪Gl和方向传感器Dl，加速度计传感器Al、陀螺仪Gl和方向传感器Dl用来直接测量灭火机器人三个前进方向的加速度、速度和角度信息。当灭火机器人的姿态发生变化超过设定阀值时，在一个新的采样周期控制器就立即对其位置补偿，避免灭火机器人远远偏离中心位置而出现撞墙现象的发生，提高了其快速行走导航的稳定性。
[0029]为了提高六轮灭火机器人全数字伺服系统的稳定性，防止灭火机器人在高速行走时打滑导致灭火机器人房间信息错误，本发明在灭火机器人伺服硬件系统中加入了微型的直流电机M，在灭火机器人运动过程中，直流电机M通过真空抽吸装置不停抽吸微型真空吸盘内的空气，使微型真空吸盘的内外压力不一样，产生一定的负压，使其对房间地面产生一定的吸附能力，即使房间地板受到了上一组选手的破坏产生了一定变化，灭火机器人也不会受到影响，有效防止了灭火机器人在高速行走时的地面打滑。
[0030]本发明为克服单片机不能满足两轴灭火机器人行走的稳定性，进一步提高灭火机器人行走的速度，舍弃了国产灭火机器人所采用的单一单片机工作模式，在吸收国外先进控制思想的前提下，自主研发了基于STM32F407+FPGA的双核六轮全新控制模式。控制板以FPGA为处理核心，实现六轴直流无刷电机和单轴直流电机的七轴混合伺服控制的数字信号实时处理，并响应各种中断，实现数据信号的实时存储。双核控制器把STM32F407从复杂的工作当中解脱出来，实现房间信息读取、房间存储、I/O控制等简单部分的信号处理，并响应FPGA中断，实现二者之间的数据通信和存储实时信号。
[0031]为达上述目的，本发明采取以下技术方案，为了提高运算速度，保证六轮灭火机器人系统的稳定性和可靠性，本发明在基于STM32F407的控制器中舍弃了专用精密运动控制专用芯片，而引入FPGA，形成基于STM32F407+FPGA的全新双核控制器。双核控制器同时引入真空吸附技术和加速度计传感器，进一步提高其行走时的稳定性和精准性。此控制器充分考虑电池在这个系统的作用，把控制系统中工作量最大的六轴直流无刷伺服和单轴直流伺服组成的七轴混合伺服控制交给FPGA处理，充分发挥FPGA数据处理速度相对较快的特点，把STM32F407从复杂的七轴伺服控制中解脱出来，实现人机界面、房间读取、房间存储、坐标定位等简单功能。
[0032]在电源打开状态下，灭火机器人先进入自锁状态。控制器首先开启真空抽吸的直流电机M，通过抽吸装置先对微型真空吸盘抽吸，使真空吸盘对地面具有一定的吸附能力。灭火机器人通过超声波传感器S1、S6判断前方运动环境，实际导航环境被转化为控制参数传输给FPGA，FPGA把这些环境参数转化为灭火机器人直流无刷电机X、直流无刷电机Y、直流无刷电机Z、直流无刷电机R、