一种单轮全自动中低速灭火机器人伺服控制系统的制作方法_3

文档序号:9326380阅读:来源:国知局
052]在灭火机器人沿着任何一个方向向前运动,在任何一个方格的中心如果确定没有挡墙进入前方的运动范围,则灭火机器人将存储其坐标(X,Y),并把向前运动一格的位置参数送给STM32F407,由STM32F407根据搜寻控制器速度和加速度要求以及光电编码器的反馈,生成速度-时间运动梯形图,这个梯形包含的面积就是灭火机器人直流无刷电机X要运行的一格距离。STM32F407根据这个梯形图生成驱动直流无刷电机X的PffM波,然后STM32F407使能驱动芯片驱动直流无刷电机X向前运动,控制器实时采集其速度大小,并结合光电编码器的反馈实时调整其大小,STM32F407会根据直流无刷电机X的速度自动调节电机M的伺服控制,自动改变真空吸盘对地面的吸附能力。在沿着当前房间格向前探索过程中,传感器S2、S3和S4、S5会对左右的挡墙进行判断,并记录储存当前搜寻房间挡墙信息,灭火机器人根据前进方向左右挡墙的房间信息进入单墙导航模式或者是双墙导航模式,然后再结合设定的左右挡墙导航阀值,加速度计Al记录灭火机器人实时的加速度信号并送给控制器,控制器分别通过积分和二次积分得到瞬时角速度和角度。当灭火机器人快速探索脱离了设定中心位置时,微处理器把离开中心位置的偏差转化为直流电机Y的加速度、速度和位置指令值,然后STM32F407再结合直流电机Y的电流C2和光电编码器反馈,生成驱动直流电机Y的PWM波,通过直流电机Y的伺服控制调整直流无刷电机X的行走方向角度,加速度计Al记录灭火机器人实时的加速度信号并送给STM32F407,STM32F407通过二次积分得到瞬时角度,在下一个采样周期到来时,微处理器根据直流电机Y角度偏差再微调直流电机Y的PWM波输入,通过此方式可以精确调整灭火机器人的姿态,使其重新回到设定中心位置并沿着设定方向前进,行走速度全程满足探寻需求。当灭火机器人在加速度计的控制下运动一格距离到达新地址时,微处理器将更新其坐标。
[0053]如果在坐标(X,Y)时的方向为北,在更新其坐标为(X,Y+1),新坐标方向依旧为北;如果在坐标(X,Y)时的方向为东,在更新其坐标为(Χ+1,Y),新坐标方向依旧为东;如果在坐标(Χ,Υ)时的方向为南,在更新其坐标为(X,Υ-1),新坐标方向依旧为南;如果在坐标(X,Y)时的方向为西,在更新其坐标为(Χ-1,Y),新坐标方向依旧为西。
[0054]在灭火机器人沿着当前方向向前运动过程中如果传感器SI和S6判断前方有挡墙进入运动范围,并且此时传感器S2、S3、S4、S5分别判断左右都有挡墙时,灭火机器人进入所谓的“死胡同”,控制器将存储此时坐标(X,Y),根据传感器SI和S6的反馈计算出向前运动停车的位置参数YS1,由STM32F407根据搜寻控制器速度和加速度要求以及光电编码器的反馈,生成速度-时间运动梯形图,这个梯形包含的面积就是灭火机器人直流无刷电机X要运行的停车距离。STM32F407根据这个梯形图生成驱动直流无刷电机X的PffM波,然后STM32F407使能驱动芯片驱动直流无刷电机X向前运动,控制器实时采集其速度大小,并结合光电编码器的反馈实时调整其大小满足梯形图要求,STM32F407会根据直流无刷电机X的速度自动调节电机M的伺服控制,自动改变真空吸盘对地面的吸附能力。在沿着当前房间格向前停车过程中,灭火机器人根据前进方向左右挡墙的房间信息进入双墙导航模式,然后再结合设定的左右挡墙导航阀值,加速度计Al记录灭火机器人实时的加速度信号并送给控制器,控制器分别通过积分和二次积分得到瞬时角速度和角度。当灭火机器人快速探索脱离了设定中心位置时,微处理器把离开中心位置的偏差转化为直流电机Y的加速度、速度和位置指令值,然后STM32F407再结合直流电机Y的电流C2和光电编码器反馈,生成驱动直流电机Y的PWM波,通过直流电机Y的伺服控制调整直流无刷电机X的行走方向角度,加速度计Al记录灭火机器人实时的加速度信号并送给STM32F407,STM32F407通过二次积分得到瞬时角度,在下一个采样周期到来时,微处理器根据直流电机Y角度偏差再微调直流电机Y的PWM波输入,通过此方式可以精确调整灭火机器人的姿态,使其重新回到设定中心位置并沿着设定方向前进。当灭火机器人进入死胡同停车后,STM32F407开启另外一套传感器,然后灭火机器人沿着原先相反的方向运动,灭火机器人开始更新其坐标信息。
[0055]如果在坐标(X,Y)时的方向为北,则更新其坐标为(X,Y),新坐标方向为南;如果在坐标(Χ,Υ)时的方向为东,则更新其坐标为(XI,Y),新坐标方向为西;如果在坐标(X,Y)时的方向为南,则更新其坐标为(X,Y),新坐标方向为北;如果在坐标(X,Y)时的方向为西,则更新其坐标为(X,Y),新坐标方向为东。
[0056]在灭火机器人沿着当前方向向前运动过程中如果有挡墙进入前方的运动范围,并且此时左右的传感器S2和S3判断左边有挡墙,而S4、S5判断右方没有挡墙时,灭火机器人将存储此时坐标(X,Y),然后灭火机器人将按照图7的曲线行走。
[0057]在右转弯时,STM32F407首先把行走直线很短的距离R90_Leading按照控制器不同搜寻速度和加速度要求生成速度-时间运动梯形图,这个梯形包含的面积就是灭火机器人直流无刷电机X要运动的距离。STM32F407根据这个梯形图再结合直流无刷电机X光电编码器和电机电流反馈生成驱动直流无刷电机X的PWM波控制信号,然后控制信号经驱动桥放大后驱动直流无刷电机X向前运动,STM32F407会根据直流无刷电机X的速度自动调节电机M的伺服控制,自动改变真空吸盘对地面的吸附能力。在向前运动过程中,传感器S2、S3实时对左挡墙进行判断,并反馈当前房间挡墙信息,灭火机器人进入单左墙导航模式。加速度计Al实时记录灭火机器人的加速度信号并送给控制器,控制器分别通过积分和二次积分得到瞬时角速度和角度。当灭火机器人快速探索脱离了设定中心位置时,微处理器把离开中心位置的偏差转化为直流电机Y的加速度、速度和位置指令值,然后STM32F407再结合直流电机Y的电流C2和光电编码器反馈,生成驱动直流电机Y的PWM波,PffM波经驱动桥放大后驱动直流电机Y运动,直流电机Y通过机械装置调整直流无刷电机X的行走方向角度,加速度计Al记录灭火机器人实时的加速度信号并送给STM32F407,STM32F407通过二次积分得到瞬时角度,在下一个采样周期到来时,微处理器根据直流电机Y角度偏差再微调直流电机Y的PWM波输入,通过此方式可以精确调整灭火机器人的姿态,使其重新回到设定中心位置并沿着设定方向前进。
[0058]当到达既定目标时,传感器参考值R90_FrontWallRef开始工作,防止外界干扰开始做误差补偿。误差补偿结束后开始调整直流无刷电机X的速度和方向使其完成弧度ARC的运动曲线。
[0059]STM32F407首先把弧度ARC的角度按照控制器不同搜寻速度和加速度要求生成直流无刷电机X的速度大小和直流电机Y的速度-时间运动梯形图,这个梯形包含的面积就是直流电机Y要运动的距离,然后STM32F407再结合电机Y光电编码器和电流传感器C2的反馈生成驱动直流电机Y的PWM波驱动信号,然后驱动信号放大后驱动直流电机Y运动,电机Y通过机械装置调整直流无刷电机X的运动角度。在运动过程中,控制器根据直流无刷电机X的光电编码器的反馈实时调整其PWM波输出,使其速度满足探寻转弯需要,STM32F407会根据直流无刷电机X的速度自动调节电机M的伺服控制,自动改变真空吸盘对地面的吸附能力。在转弯过程中,加速度计Al实时记录灭火机器人的角加速度,然后通过二次积分就可以得到其角度,然后控制器就可以得到真实转弯角度与设定角度之间的偏差;当灭火机器人快速搜寻转弯脱离了设定位置时,在新的采样周期内,角度偏差大小被STM32F407转化为直流电机Y新的位置、速度和加速度指令值,然后STM32F407再结合电机Y的光电编码器和电流传感器C2的反馈微调直流电机Y的PffM波输入,使灭火机器人转弯的角度逼近于设定值,通过此方法可以准确调整灭火机器人在弧度ARC时的姿态,使其完成90度转弯。
[0060]当到达既定目标后,系统依靠传感器S2、S3开始导航,控制器把直线行走很短的距离R90_Passing按照控制器不同搜寻速度和加速度要求生成速度-时间运动梯形图,这个梯形包含的面积就是灭火机器人直流无刷电机X要运动的距离。STM32F407根据这个梯形图再结合直流无刷电机X光电编码器和电机电流反馈生成驱动直流无刷电机X的PWM波控制信号,然后控制信号经驱动桥放大后驱动直流无刷电机X向前运动,STM32F407会根据直流无刷电机X的速度自动调节电机M的伺服控制,自动改变真空吸盘对地面的吸附能力。在向前运动过程中,传感器S2、S3实时对左挡墙进行判断,并反馈当前房间挡墙信息,灭火机器人进入单左墙导航模式。加速度计Al实时记录灭火机器人的加速度信号并送给控制器,控制器分别通过积分和二次积分得到瞬时角速度和角度。当灭火机器人快速探索脱离了设定中心位置时,微处理器把离开中心位置的偏差转化为直流电机Y的加速度、速度和位置指令值,然后STM32F407再结合直流电机Y的电流C2和光电编码器反馈,生成驱动直流电机Y的PWM
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