一种四轮双核高速灭火机器人伺服控制器的制造方法_4

文档序号:9416812阅读:来源:国知局
机Z、直流无刷电机R的PffM控制信号,控制信号经驱动桥放大后驱动直流无刷电机X、直流无刷电机Y、直流无刷电机Z、直流无刷电机R向前运动。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。灭火机器人实现在设置停车点停车。FPGA重新调整灭火机器人四个电机的PffM波输出,首先禁止后轮的两路PWM波工作,同时使能中驱的两轮PWM波输出,使中驱直流无刷电机X和直流无刷电机Y运动方向相反,灭火机器人原地在加速计传感器Al的控制下实现精确的原地180度转向,然后灭火机器人沿着原先相反的方向运动。
[0067]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(X,Y)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;
12)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;为了充分发挥FPGA的快速处理数据能力,舍弃了基于LM629的三段法转入法,为了使转弯更逼近于实际情况,本发明采用五段法完成转弯:转入前直线校正R90_Leading,转入弧度校正ARCl I,转入弧度ARC12,转出弧度校正ARC13,转出直线校正R90_Passing。
[0068]在右转弯时,FPGA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要运行的位置、速度和加速度指令值,FPGA再结合电流传感器C1~C4和电机光电编码器的反馈生成控制直流无刷电机X、直流无刷电机Y、直流无刷电机Z、直流无刷电机R的PffM控制信号,控制信号经驱动桥放大后驱动直流无刷电机X、直流无刷电机Y、直流无刷电机Z、直流无刷电机R向前运动。在灭火机器人沿着当前房间格向前探索过程中,传感器S2、S3会对左挡墙进行判断,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挡墙的房间信息进入单左墙导航模式,然后再结合设定的左挡墙导航阀值,加速度计Al、陀螺仪Gl和方向传感器Dl记录灭火机器人实时的加速度、速度和角度信号并送给控制器,FPGA记录储存灭火机器人的瞬时加速度、速度和位置信息,当灭火机器人快速探索脱离了设定中心位置时,微处理器根据离开中心位置的偏差由FPGA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要运行的新的位置、速度和加速度指令值,FPGA再结合电流传感器C1~C4、电机光电编码器、加速计传感器Al、陀螺仪Gl和方向传感器Dl的反馈,微调直流无刷电机X、直流无刷电机Y、直流无刷电机Z、直流无刷电机R的PWM控制信号,控制信号经驱动桥放大后驱动直流无刷电机X、直流无刷电机Y、直流无刷电机Z、直流无刷电机R向前运动。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。
[0069]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,控制器释放后驱的两个直流无刷电机,通过中驱的两个直流无刷电机进行转弯。控制器开始调整直流无刷电机X和直流无刷电机Y速度使其完成弧度ARC的运动曲线.FPGA首先把弧度ARCll按照控制器不同搜寻速度和加速度要求转化为灭火机器人直流无刷电机X和直流无刷电机Y要运行的位置、速度和加速度指令值,FPGA再结合电流传感器Cl、C2和电机光电编码器的反馈生成控制电机X和电机Y的PffM控制信号,PWM波控制信号通过驱动桥放大后推动灭火机器人完成转弯搜寻。在灭火机器人转弯搜寻过程中,传感器S2、S3、S4、S5无法为系统提供位置参考,系统依靠方向传感器Dl进行位置修正。在灭火机器人快速搜寻转弯过程中方向传感器Dl实时记录其瞬时角度,控制器然后与设定位置的角度对比,当灭火机器人快速搜寻脱离了设定位置时,在新的采样周期内,FPGA把偏差大小转化为灭火机器人直流无刷电机X和直流无刷电机Y要运行的新的位置、速度和加速度指令值,FPGA再结合电流传感器Cl、C2、电机光电编码器、加速计传感器Al、陀螺仪Gl和方向传感器Dl的反馈,微调直流无刷电机X和直流无刷电机Y的PffM控制信号,两轴伺服系统开始进行实时补偿来调整灭火机器人的姿态,使其完成弧度ARCll ;
当完成ARCll转入前校正后,FPGA首先把弧度ARC12按照控制器不同搜寻速度和加速度要求转化为灭火机器人直流无刷电机X和直流无刷电机Y要运行的位置、速度和加速度指令值,FPGA再结合电流传感器Cl、C2和电机光电编码器的反馈生成控制电机X和电机Y的PffM控制信号,PffM波控制信号通过驱动桥放大后推动灭火机器人完成转弯搜寻。在灭火机器人转弯搜寻过程中,系统依靠方向传感器Dl进行位置修正。在灭火机器人快速搜寻转弯过程中方向传感器Dl实时记录其瞬时角度,控制器然后与设定位置的角度对比,当灭火机器人快速搜寻脱离了设定位置时,在新的采样周期内,FPGA把偏差大小转化为灭火机器人直流无刷电机X和直流无刷电机Y要运行的新的位置、速度和加速度指令值,FPGA再结合电流传感器Cl、C2、电机光电编码器、加速计传感器Al、陀螺仪Gl和方向传感器Dl的反馈,微调直流无刷电机X和直流无刷电机Y的PWM控制信号,两轴伺服系统开始进行实时补偿来调整灭火机器人的姿态,使其完成弧度ARC12 ;
当完成弧度ARC12转弯后,灭火机器人为弧度转出做准备。FPGA把弧度ARC13按照控制器不同搜寻速度和加速度要求转化为灭火机器人直流无刷电机X和直流无刷电机Y要运行的位置、速度和加速度指令值,FPGA再结合电流传感器Cl、C2和电机光电编码器的反馈生成控制电机X和电机Y的PWM控制信号,PWM波控制信号通过驱动桥放大后推动灭火机器人完成转弯搜寻。在灭火机器人转弯转出过程中,系统依靠方向传感器Dl进行位置修正。在灭火机器人快速搜寻转弯过程中方向传感器Dl实时记录其瞬时角度,控制器然后与设定位置的角度对比,当灭火机器人快速搜寻脱离了设定位置时,在新的采样周期内,FPGA把偏差大小转化为灭火机器人直流无刷电机X和直流无刷电机Y要运行的新的位置、速度和加速度指令值,FPGA再结合电流传感器Cl、C2、电机光电编码器、加速计传感器Al、陀螺仪Gl和方向传感器Dl的反馈,微调直流无刷电机X和直流无刷电机Y的PffM控制信号,两轴伺服系统开始进行实时补偿来调整灭火机器人的姿态,使其完成弧度ARC13 ;
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要运行的位置、速度和加速度指令值,FPGA再结合电流传感器C1~C4和电机光电编码器的反馈生成控制直流无刷电机X、直流无刷电机Y、直流无刷电机Z、直流无刷电机R的PffM控制信号,控制信号经驱动桥放大后驱动直流无刷电机X、直流无刷电机Y、直流无刷电机Z、直流无刷电机R向前运动。在灭火机器人沿着当前房间格向前探索过程中,传感器S2、S3会对左挡墙进行判断,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挡墙的房间信息进入单左墙导航模式,然后再结合设定的左挡墙导航阀值,加速度计Al、陀螺仪Gl和方向传感器Dl记录灭火机器人实时的加速度、速度和角度信号并送给控制器,FPGA记录储存灭火机器人的瞬时加速度、速度和位置信息,当灭火机器人快速探索脱离了设定中心位置时,微处理器根据离开中心位置的偏差由FPGA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要运行的新的位置、速度和加速度指令值,FPGA再结合电流传感器C1~C4、电机光电编码器、加速计传感器Al、陀螺仪Gl和方向传感器Dl的反馈,微调直流无刷电机X、直流无刷电机Y、直流无刷电机Z、直流无刷电机R的PffM控制信号,控制信号经驱动桥放大后驱动直流无刷电机X、直流无刷电机Y、直流无刷电机Z、直流无刷电机R向前运动。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。当到达既定目标后完成整个右转弯的轨迹曲线运动,然后控制其开始更新其坐标和方向。
[0070]如果在坐标(X,Y)时的方向为北,则更新其坐标为(X+1,Y),新坐标方向为东;如果在坐标(X,Y)时的方向为东,则更新其坐标为(X,Y-1),新坐标方向为南;如果在坐标(X,Y)时的方向为南,则更新其坐标为(X-1,Y),新坐标方向为西;如果在坐标(X,Y)时的方向为西,则更新其坐标为(X,Y+1),新坐标方向为北;
光电传感器S7开始工作,对新坐标下的光源进行判断,如果光电传感器捕捉到信号将通知控制器发现目标,控制器会让光电传感器禁止工作2秒工作,2秒后重新开启光电传感器S7,如果再次捕捉到光电信号,控制器会开启携带的干冰容器的电磁阀,开始对蜡烛进行喷洒干冰直至光源消失;如果光电传感器S7没有捕捉到新坐标下的光源,灭火机器人将离开目前房间格,将继续搜寻并更新其坐标;
10)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判断左边无挡墙,而S4、S5判断右方有挡墙时,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8的曲线行走;为了充分发挥FPGA的快速处理数据能力,舍弃了基于MC58113和LM629的三段法转入法,为了使转弯更逼近于实际情况,本发明采用五段法完成转弯:转入前直线校正L90_Leading,转入弧度校正ARC21,转入弧度ARC22,转出弧度校正ARC23,转出直线校正L90_Passing。
[0071]在左转弯时,控制器控制电机行走规律与右转类似,当通过五段法到达既定目标后完成整个左转弯的轨迹曲线运动,然后控制器按照图6的设置开始更新其坐标和方向。
[0072]如果在坐标(X,Y)时的方向为北,则更新其坐标为(X-1,Y),新坐标方向为西;如果在坐标(X,Y)时的方向为东,则更新其坐标为(X,Y+1),新坐标方向为北;如果在坐标(X,Y)时的方向为南,则更新其坐标为(X+1,Y),新坐标方向为东;如果在坐标(X,Y)时的方向为西,则更新其坐标为(X,Y-1 ),新坐标方向为南;
光电传感器S7开始工作,对新坐标下的光源进行判断,如果光电传感器捕捉到信号将通知控制器发现目标,控制器会让光电传感器禁止工作2秒工作,2秒后重
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