基于双核两轮微电脑鼠及其超快速冲刺控制器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于双核两轮微电脑鼠及其超快速冲刺控制器，所述快速冲刺控制器包括主控制单元、第一运动控制单元、第二运动控制单元和电源，所述电源与所述主控制单元电性连接，所述主控制单元包括ARM处理器和FPGA处理器，所述ARM处理器与FPGA处理器电性连接以控制所述FPGA处理器工作或关断，所述FPGA处理器分别与所述第一运动控制单元和第二运动控制单元电性连接。通过上述方式，本实用新型采用双处理器协同工作，提高了运算速度，防止程序的跑飞，缩短了开发周期短；避免了大电流的产生，稳定性和动态性能较好；每一个电机独立控制，更容易改变运动轨迹。
【专利说明】基于双核两轮微电脑鼠及其超快速冲刺控制器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及微型机器人领域，尤其涉及一种基于双核两轮微电脑鼠及其超快速冲刺控制器。
【背景技术】
[0002]微电脑鼠是使用嵌入式微控制器、传感器和机电运动部件构成的一种智能行走机器人，在国外已经竞赛了将近30年，由其原理可以转化为多种实际的工业机器人，近几年内才引进国内，并逐渐成为一个新兴的竞赛项目。微电脑鼠可以在不同迷宫中自动记忆和选择路径，采用相应的算法，快速地到达所设定的目的地。一只优秀的微电脑鼠必须具备良好的感知能力，有良好的行走能力，优秀的智能算法，一只完整的微电脑鼠在大体分为以下几个部分:
[0003]I)传感器:传感器是微电脑鼠的眼睛，是微电脑鼠准确获取外部环境信息的依据，然后把外界信息输送到微处理器进行各种条件判断；
[0004]2)电机:执行电机是微电脑鼠的动力源，它根据微处理器的指令来执行微电脑鼠在迷宫中行走时的相关动作；
[0005]3)算法:算法是微电脑鼠的灵魂，微电脑鼠必须采用一定的智能算法才能找到终点，才能找到一条最短的路径，在最短的时间内到达终点；
[0006]4)微处理器:微处理器是微电脑鼠的核心部分,是微电脑鼠的大脑,微电脑鼠所有的信息，包括墙壁信息，位置信息，角度信息和电机状态信息等都需要经过微处理器处理并做出相应的判断。
[0007]电脑鼠结合了多学科知识，对于提升在校学生的动手能力、团队协作能力和创新能力，促进学生课堂知识的消化和扩展学生的知识面都非常有帮助。另外电脑鼠走迷宫极具趣味性，容易得到学生的认同及参与，并能很好的激发和引导学生这方面的兴趣和爱好。其开展必然提升参赛者在相关领域的技术水平和应用能力，为技术创新提供平台。可以培养大批相关领域的人才，进而促进相关领域的技术发展和产业化进程。由于国内研发此机器人的单位较少，对国际规则读取水平较低，相对水平比较落后，研发的微电脑鼠结构如图1，长时间运行发现存在着很多安全问题，即:
[0008](I)作为微电脑鼠的眼睛采用的是超声波或者是一般的红外传感器，使得微电脑鼠在快速冲刺时对周围迷宫的判断存在一定的误判。
[0009](2)作为微电脑鼠的执行机构采用的是步进电机，经常会遇到丢失脉冲的问题出现，导致对冲刺位置的记忆出现错误。
[0010](3)由于采用步进电机，使得机体发热比较严重，不利于在大型复杂迷宫中快速冲刺。
[0011](4)由于采用比较低级的算法，在迷宫当中的冲刺一般都要花费15?30秒的时间，这使得在真正的大赛中无法取胜。
[0012](5)由于微电脑鼠在快速冲刺过程中要频繁的刹车和启动，加重了单片机的工作量，单片信号处理器无法满足微电脑鼠快速冲刺的要求。
[0013](6)相对采用的都是一些体积比较大的插件元器件使得微电脑鼠的体积比较庞大，无法满足快速冲刺的要求。
[0014](7)由于受周围环境不稳定因素干扰，特别是周围一些光线的干扰，单片机控制器经常会出现异常，引起微电脑鼠失控，抗干扰能力较差。
[0015](8)对于差速控制的微电脑鼠来说，一般要求其两个电机的控制信号要同步，但是对于单一单片机来说又很难办到，使得微电脑鼠在直道上行驶的时候就要来回的补偿，特别是对于高速冲刺时，微电脑鼠有的时候在迷宫当中摇摆幅度较大。
[0016](9)由于受单片机容量和算法影响，微电脑鼠对迷宫的信息没有存储，当遇到掉电情况时候所有的信息将消失，这使得整个冲刺过程无法完成。
[0017]因此，需要对现有的基于单片机控制的微电脑鼠控制器进行重新设计。
实用新型内容
[0018]本实用新型主要解决的技术问题是提供一种基于双核两轮微电脑鼠超快速冲刺控制器，采用双处理器协同工作，提高了运算速度，防止程序的跑飞，缩短了开发周期短；避免了大电流的产生，稳定性和动态性能较好；每一个电机独立控制，更容易改变运动轨迹。
[0019]为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是:提供一种基于双核两轮微电脑鼠超快速冲刺控制器，包括主控制单元、第一运动控制单元、第二运动控制单元和电源，所述电源与所述主控制单元电性连接，所述主控制单元包括ARM处理器和FPGA处理器，所述ARM处理器与FPGA处理器电性连接以控制所述FPGA处理器工作或关断，所述FPGA处理器分别与所述第一运动控制单元和第二运动控制单元电性连接。
[0020]在本实用新型一个较佳实施例中，所述快速冲刺控制器进一步包括上位机控制单元，所述上位机控制单元包括迷宫读取单元、坐标定位单元和在线输出单元，所述迷宫读取单元、坐标定位单元和在线输出单元分别与所述ARM处理器电性连接。
[0021 ] 在本实用新型一个较佳实施例中，所述第一运动控制单元和第二运动控制单元分别包括运动控制器和电机，所述运动控制器与电机电性连接，所述电机为高速直流电机。
[0022]在本实用新型一个较佳实施例中，所述主控制单元进一步包括电机控制单元，所述运动控制器包括伺服控制驱动单元、数据存储单元和输入输出接口，所述伺服控制驱动单元、数据存储单元和输入输出接口分别与所述FPGA处理器电性连接。
[0023]在本实用新型一个较佳实施例中，所述伺服控制驱动单元包括数模转换单元、光电编码器、电流电压检测单元、速度检测单元和坐标检测单元。
[0024]在本实用新型一个较佳实施例中，所述光电编码器采用512线光码盘，每转一转输出512个脉冲。
[0025]本实用新型还提供一种两轮微电脑鼠，包括所述快速冲刺控制器，所述快速冲刺控制器包括主控制单元、第一运动控制单元、第二运动控制单元和电源，所述电源与所述主控制单元电性连接，所述主控制单元包括ARM处理器和FPGA处理器，所述ARM处理器与FPGA处理器电性连接以控制所述FPGA处理器工作或关断，所述FPGA处理器分别与所述第一运动控制单元和第二运动控制单元电性连接；所述两轮微电脑鼠进一步包括外壳，所述快速冲刺控制器设置在所述外壳内部。[0026]在本实用新型一个较佳实施例中，所述两轮微电脑鼠进一步包括车轮，所述车轮的数量与所述电机的数量相等，每一个所述车轮与一个所述电机连接。
[0027]在本实用新型一个较佳实施例中，所述车轮设置在所述外壳的两侧，每一个所述电机的转轴上设置一个所述光电编码器。
[0028]在本实用新型一个较佳实施例中，所述外壳顶部进一步设有蔽障传感器、光电补偿传感器和电压传感器，所述蔽障传感器、光电补偿传感器和电压传感器分别与所述主控制单元电性连接，所述蔽障传感器的数量大于等于六个，每一个所述蔽障传感器的信号发射方向与所述车轮的运动方向相同或者与所述车轮的运动方向的夹角小于等于90°。
[0029]本实用新型的有益效果是:
[0030]1.在运动过程中，充分考虑了电池在这个系统中的作用，ARM9处理器和FPGA处理器时刻都在对微电脑鼠的运行状态进行监测和运算，有效地防止了程序的跑飞，抗干扰能力大大增强，避免了大电流的产生；所述主控制单元时刻检测电池的剩余容量，有利于了解电池的能量状态，当电池剩余容量较低时，可以在微电脑鼠冲刺前提前换掉电池，从而减少了电池对高速冲刺的误干扰。
[0031]2.由FPGA处理器对两只直流电机进行同步伺服控制，使得控制比较简单，微电脑鼠更容易实现曲线轨迹的转动，同时有利于提高微电脑鼠的稳定性和动态性能，同时大大提高了运算速度，解决了现有技术中的单片机软件运行较慢的瓶颈，缩短了开发周期短，并且程序可移植能力强。
[0032]3.ARM9处理器能够在微电脑鼠快速冲刺过程中对两个电机转矩进行在线辨识并利用直流电机力矩与电流的关系进行补偿，减少了电机转矩抖动对微电脑鼠快速冲刺的影响。
[0033]4.所述数据存储单元能够存储已经探索好的迷宫信息，有利于优化二次冲刺的路径，降低冲刺时间。
【专利附图】
【附图说明】
[0034]为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中:
[0035]图1是现有技术中的微电脑鼠的冲刺控制器的电路结构框图；
[0036]图2是本实用新型所述快速冲刺控制器的电路结构框图；
[0037]图3是本实用新型所述快速冲刺控制器的ARM处理器控制示意图；
[0038]图4是本实用新型所述微电脑鼠运动时的迷宫坐标示意图；
[0039]图5是本实用新型所述微电脑鼠一较佳实施例的结构示意图；
[0040]图6是本实用新型所述微电脑鼠的运动速度-时间曲线图；
[0041]图7是本实用新型所述微电脑鼠的右转冲刺示意图；
[0042]图8是本实用新型所述微电脑鼠的左转冲刺示意图。
[0043]附图中各部件的标记如下:1、外壳；2、车轮；3、蔽障传感器；4、光电补偿传感器，
5、电压传感器。【具体实施方式】
[0044]下面将对本实用新型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实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
[0045]请参阅图1至图8，本实用新型实施例包括:
[0046]一种基于双核两轮微电脑鼠超快速冲刺控制器，包括主控制单元、第一运动控制单元、第二运动控制单元和电源，所述电源包括锂离子电池，所述电源与所述主控制单元电性连接，所述主控制单元包括ARM处理器和FPGA处理器，所述ARM处理器与FPGA处理器电性连接以控制所述FPGA处理器工作或关断，所述FPGA处理器分别与所述第一运动控制单元和第二运动控制单元电性连接。
[0047]所述快速冲刺控制器进一步包括上位机控制单元,所述上位机控制单元包括迷宫读取单元、坐标定位单元和在线输出单元，所述迷宫读取单元、坐标定位单元和在线输出单元分别与所述ARM处理器电性连接。
[0048]其中，所述第一运动控制单元和第二运动控制单元分别包括运动控制器和电机，所述运动控制器与电机电性连接，所述电机为高速直流电机，在本实施例中，将第一运动控制单元中的电机编号为X，将第二运动控制单元中的电机编号为Y。所述运动控制器包括伺服控制驱动单元、数据存储单元和输入输出接口，所述伺服控制驱动单元、数据存储单元和输入输出接口分别与所述FPGA处理器电性连接。所述伺服控制驱动单元包括数模转换单元、光电编码器、电流电压检测单元、速度检测单元和坐标检测单元。所述光电编码器采用512线光码盘，每转一转输出512个脉冲。
[0049]本实用新型还提供一种两轮微电脑鼠，包括以上所述快速冲刺控制器，所述两轮微电脑鼠进一步包括外壳I和车轮2，所述快速冲刺控制器设置在所述外壳I内部。所述车轮2的数量与所述电机的数量相等，每一个所述车轮2与一个电机连接。所述车轮2设置在所述外壳I的两侧，每一个所述电机的转轴上设置有光电编码器。
[0050]此外，所述外壳顶部进一步设有蔽障传感器3、光电补偿传感器4和电压传感器5，所述蔽障传感器3、光电补偿传感器4和电压传感器5分别与所述主控制单元电性连接，所述蔽障传感器3的数量大于等于六个，每一个所述蔽障传感器3的信号发射方向与所述车轮的运动方向相同或者与所述车轮的运动方向的夹角小于等于90°。
[0051]在具体应用时，本实用新型开发时采用S3C2440A和A3P250作为开发板核心，所述电脑鼠基本实现全贴片元器件材料，实现了单板控制，不仅节省了控制板占用空间，而且有利于体积和重量的减轻，有利于提高微电脑鼠伺服系统的稳定性和动态性能。
[0052]本实用新型的工作原理为:
[0053]I)先把微电脑鼠放在迷宫起始点，在电源打开状态下，微电脑鼠先进入自锁状态并调取已经优化的迷宫路径，然后微电脑鼠靠前方、左右侧面蔽障传感器3根据实际导航环境传输参数给双核控制器中的ARM9 (S3C2440A) ,ARM9 (S3C2440A)处理后与FPGA(A3P50)通讯，然后由FPGA (A3P50)结合光电编码器的反馈处理两个独立电机的伺服控制，并把处理数据通讯给ARM9 (S3C2440A)，由ARM9 (S3C2440A)继续处理后续的运行状态。[0054]2)在微电脑鼠未接到冲刺命令之前，它一般会在起点坐标(0，0)等待控制器发出的冲刺命令，并调出已经探索后的最优迷宫，一旦接到冲刺命令后，会沿着起点开始快速向终点坐标(7，7)、(7,8), (8,7), (8,8)冲刺。
[0055]3 )微电脑鼠放在起点坐标(O，O )，接到任务后为了防止放错冲刺方向，其蔽障传感器3会对前方的环境进行判断，确定有没有挡墙进入运动范围，如存在挡墙将向ARM9 (S3C2440A)发出中断请求，ARM9 (S3C2440A)会对中断做第一时间响应，如果ARM9 (S3C2440A)的中断响应没有来得及处理，微电脑鼠的电机X和电机Y将继续自锁，然后二次判断迷宫确定前方信息，防止信息误判；如果没有挡墙进入前方的运动范围，微电脑鼠将进行正常的冲刺。
[0056]4)在微电脑鼠沿着Y轴向前运动如果没有挡墙进入前方的运动范围，将没有挡墙的坐标格数值记做Z，微电脑鼠将存储其坐标(X，Y)，为了快速行走需要，舍弃了传统单一速度冲刺模式，按照图6的速度和时间曲线进行加速和减速，在其向前运动过程中，ARM9 (S3C2440A)把向前Z格的距离按照时间要求转化为微电脑鼠需要冲刺的加速度和速度指令值，然后与FPGA (A3P50)通讯，FPGA (A3P50)结合光电编码器和电流传感器的反馈把加速度和速度指令值转化为实际的速度和加速度，由FPGA (A3P50)生成驱动两轴直流电机的PWM波信号，经驱动桥后驱动微电脑鼠到达预定距离，微电脑鼠在冲刺过程中每经过一个方格，将更新其坐标为(X，Y+1 )，在Y+l〈15的前提下，判断其坐标是不是(7，7)、(7，8)、(8，7)、(8，8)其中的一个，如果不是将继续更新其坐标，如果是的话通知控制器已经冲刺到目标，然后置返航探索标志为I，冲刺标志为O,微电脑鼠准备冲刺后的二次返程探索,去搜寻更优的迷宫路径。
[0057]5)在微电脑鼠沿着Y轴反方向运动过程中如果没有挡墙进入前方的运动范围，将没有挡墙的坐标格数值记做Z，微电脑鼠将存储此时坐标(X，Y)，为了快速行走需要，舍弃了传统单一速度冲刺模式，按照图6的速度和时间曲线进行加速和减速，在其向前运动过程中，ARM9(S3C2440A)把向前Z格的距离按照时间要求转化为微电脑鼠需要冲刺的加速度和速度指令值，然后与FPGA (A3P50)通讯，FPGA (A3P50)结合光电编码器和电流传感器的反馈把加速度和速度指令值转化为实际的速度和加速度，由FPGA (A3P50)生成驱动两轴直流电机的PWM波信号，经驱动桥后驱动微电脑鼠到达预定距离，微电脑鼠在冲刺过程中每经过一个方格，将更新其坐标为(X，Y-1)，在确定Y-DO的前提下，判断其坐标是不是(7，7)、(7，8)、(8，7)、(8，8)其中的一个，如果不是将继续更新其坐标，如果是的话通知控制器已经冲刺到目标，然后置返航探索标志为1，冲刺标志为O,微电脑鼠准备冲刺后的二次返程探索，去搜寻更优的迷宫路径。
[0058]6)在微电脑鼠沿着Y轴向前运动过程中如果有挡墙进入前方的运动范围，并且此时迷宫信息中左方有挡墙时，微电脑鼠将存储此时坐标(X，Y)，然后进入图7所示的曲线运动轨迹，在右冲刺转弯时，微电脑鼠将首先前往直线走很短的距离DashTurn_R90_Leading传输给ARM9 (S3C2440A)，ARM9 (S3C2440A)根据冲刺的时间要求，把此距离转化为相应的位置、速度和加速指令然后传输给FPGA (A3P50), FPGA (A3P50)再结合电机反馈的光电编码器A、B、Z和电机电流信号(II和12)生成控制电机X和电机Y的PWM波，然后经过驱动桥驱动两轮电机运转到预定位置，此时R90_FrontWallRef开始工作，防止外界干扰开始做误差补偿；微电脑鼠然后将 DashTurn_R90_Arcl 传输给 ARM9 (S3C2440A)，ARM9 (S3C2440A)根据新的冲刺时间要求，把此距离转化为响应的位置、速度和加速指令然后传输给FPGA(A3P50), FPGA (A3P50)再结合电机反馈的光电编码器A、B、Z和电机电流I信号生成控制电机X和电机Y的PWM波和电机的速度DashTurn_R90_VelXl和DashTurn_R90_VelYl，然后经过驱动桥驱动两轮电机运转到预定位置；随后，微电脑鼠开始调整速度将微电脑鼠将行走的距离 DashTurn_R90_Arc2 传输给 ARM9 (S3C2440A)，ARM9 (S3C2440A)根据新的冲刺时间要求，把此距离转化为相应的位置、速度和加速指令然后传输给FPGA (A3P50), FPGA(A3P50)再结合光电编码器和电机电流的反馈生成控制电机X和电机Y的PWM波和电机的速度DashTurn_R90_VelX2和DashTurn_R90_VelY2，然后经过驱动桥驱动两轮电机运转到预定位置；微电脑鼠开始调整速度将微电脑鼠将行走的距离DaShTUrn_R90_PaSSing传输给ARM9 (S3C2440A)，ARM9 (S3C2440A)根据新的冲刺时间要求，把此距离转化为相应的位置、速度和加速指令然后传输给FPGA (A3P50), FPGA (A3P50)再结合光电编码器和电机电流的反馈生成控制电机X和电机Y的PWM和电机的速度DashTurn_R90_VelX3和DashTurn_R90_VelY3，然后经过驱动桥驱动两轮电机运转到预定位置，经过四段不同的速度、和电流的闭环控制完成整个右转弯的轨迹曲线运动。此时将更新其坐标为(X+1，Y)，在X+l〈15的前提下，判断其坐标是不是(7，7)、(7，8)、(8，7)、(8，8)其中的一个，如果不是将继续更新其坐标，如果是的话通知控制器已经冲刺到目标，然后置返航探索标志为1，冲刺标志为O，微电脑鼠准备冲刺后的二次返程探索，去搜寻更优的迷宫路径。
[0059]7)在微电脑鼠沿着Y轴向前运动过程中如果有挡墙进入前方的运动范围，并且此时迷宫信息中右方有挡墙时，微电脑鼠将存储此时坐标(X，Y)，然后进入图8所示的曲线运动轨迹，在右冲刺转弯时，微电脑鼠将首先前往直线走很短的距离DashTurn_L90_Leading传输给ARM9 (S3C2440A)，ARM9 (S3C2440A)根据冲刺的时间要求，把此距离转化为相应的位置、速度和加速指令然后传输给FPGA (A3P50)，FPGA (A3P50)再结合电机反馈的光电编码器A、B、Z和电机电流信号(II和12)生成控制电机X和电机Y的PWM波，然后经过驱动桥驱动两轮电机运转到预定位置，此时L90_FrontWallRef开始工作，防止外界干扰开始做误差补偿；微电脑鼠然后将 DashTurn_L90_Arcl 传输给 ARM9 (S3C2440A)，ARM9 (S3C2440A)根据新的冲刺时间要求，把此距离转化为响应的位置、速度和加速指令然后传输给FPGA (A3P50)，FPGA (A3P50)再结合电机反馈的光电编码器A、B、Z和电机电流信号(II和12)生成控制电机X和电机Y的PWM波和电机的速度DashTurn_L90_VelXl和DashTurn_L90_VelYl，然后经过驱动桥驱动两轮电机运转到预定位置；随后，微电脑鼠开始调整速度将微电脑鼠将行走的距离 DashTurn_L90_Arc2 传输给 ARM9 (S3C2440A)，ARM9 (S3C2440A)根据新的冲刺时间要求，把此距离转化为相应的位置、速度和加速指令然后传输给FPGA (A3P50), FPGA(A3P50)再结合光电编码器和电机电流的反馈生成控制电机X和电机Y的PWM波和电机的速度DashTurn_L90_VelX2和DashTurn_L90_VelY2，然后经过驱动桥驱动两轮电机运转到预定位置；微电脑鼠开始调整速度将微电脑鼠将行走的距离DaShTUrn_L90_PaSSing传输给ARM9 (S3C2440A)，ARM9 (S3C2440A)根据新的冲刺时间要求，把此距离转化为相应的位置、速度和加速指令然后传输给FPGA (A3P50), FPGA (A3P50)再结合光电编码器和电机电流的反馈生成控制电机X和电机Y的PWM和电机的速度DashTurn_L90_VelX3和DashTurn_L90_VelY3，然后经过驱动桥驱动两轮电机运转到预定位置，经过四段不同的速度、和电流的闭环控制完成整个右转弯的轨迹曲线运动。此时将更新其坐标为(X-1，Y)，在X-1>0的前提下，判断其坐标是不是(7，7)、(7，8)、(8，7)、(8，8)其中的一个，如果不是将继续更新其坐标，如果是的话通知控制器已经冲刺到目标，然后置返航探索标志为1，冲刺标志为O，微电脑鼠准备冲刺后的二次返程探索，去搜寻更优的迷宫路径。
[0060]8)当微电脑鼠冲刺到达(7，7)、(7，8)、(8，7)、(8，8)后，会准备冲刺后的返程探索以便搜寻更优的路径，ARM9(S3C2440A)会调出其已经存储的迷宫信息，然后计算出可能存在的其它最佳路径，然后返程开始进入其中认为最优的一条。
[0061]9)在微电脑鼠进入迷宫返程探索时，其导航的蔽障传感器3将工作，并把反射回来的光电信号送给ARM9 (S3C2440A)，经ARM9 (S3C2440A)判断后送给FPGA(A3P50)，由FPGA(A3P50)运算后与ARM9 (S3C2440A)进行通讯，然后由控制器送控制信号给导航的电机X和电机Y进行确定:如果进入已经搜索的区域将进行快速前进，如果是未知返回区域则采用正常速度搜索，并时刻更新其坐标(X，Y)，并判断其坐标是不是(0，0)，如果是的话置返航探索标志为O,微电脑鼠进入冲刺阶段,并置冲刺标志为I。
[0062]10)为了能够实现微电脑鼠准确的坐标计算功能，本实用新型在高速直流电机X轴和Y轴上加入了 512线的光电编码器，时刻对微电脑鼠运行的距离进行计算并根据迷宫挡墙和柱子对传感器反馈信息不同的特点引入了补偿，使得微电脑鼠的冲刺坐标计算不会出现错误。
[0063]11)为了能够减少光源对微电脑鼠冲刺的干扰，本实用新型加入了光电补偿传感器4，光电补偿传感器4会在微电脑鼠冲刺阶段对周围的异常光源进行读取，并自动送给控制器做实时补偿，消除了外界光源对冲刺的干扰。
[0064]12)在微电脑鼠运行过程中，ARM9 (S3C2440A)会对直流电机X和电机Y的转矩进行在线辨识，当电机的转矩受到外界干扰出现较大抖动时，控制器会利用直流电机力矩与电流的关系进行时候补偿，减少了电机转矩抖动对微电脑鼠高速冲刺的影响。
[0065]13)当微电脑完成整个冲刺过程到达(7，7)、(7，8)、(8，7)、(8，8)，微电脑鼠会置探索标志为1，微电脑鼠返程探索回到起始点(0，0)，ARM9(S3C2440A)将控制FPGA (A3P50)使得微电脑鼠在起始坐标(0，O)中心点停车，然后重新调整FPGA (A3P50)的PWM波输出，使得电机X和电机Y以相反的方向运动，并在微电脑鼠自带陀螺仪的控制下，原地旋转180度，然后停车I秒，二次调取迷宫信息，然后根据算法算出优化迷宫信息后的最优冲刺路径，然后置冲刺标志为1，系统进入二次快速冲刺阶段。然后按照冲刺-探索-冲刺，完成多次的冲刺，以达到快速冲刺的目的。
[0066]本实用新型的有益效果是:
[0067]1.在运动过程中，充分考虑了电池在这个系统中的作用，ARM9(S3C2440A)处理器和FPGA处理器时刻都在对微电脑鼠的运行状态进行监测和运算，有效地防止了程序的跑飞，抗干扰能力大大增强，避免了大电流的产生；所述主控制单元时刻检测电池的剩余容量，有利于了解电池的能量状态，当电池剩余容量较低时，可以在微电脑鼠冲刺前提前换掉电池，从而减少了电池对高速冲刺的误干扰。
[0068]2.由FPGA处理器对两只直流电机进行同步伺服控制，使得控制比较简单，微电脑鼠更容易实现曲线轨迹的转动，同时有利于提高微电脑鼠的稳定性和动态性能，同时大大提高了运算速度，解决了现有技术中的单片机软件运行较慢的瓶颈，缩短了开发周期短，并且程序可移植能力强。[0069]3.ARM9 (S3C2440A)处理器能够在微电脑鼠快速冲刺过程中对两个电机转矩进行在线辨识并利用直流电机力矩与电流的关系进行补偿，减少了电机转矩抖动对微电脑鼠快速冲刺的影响。
[0070]4.所述数据存储单元能够存储已经探索好的迷宫信息，有利于优化二次冲刺的路径，降低冲刺时间。
[0071]以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型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】，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
【权利要求】
1.一种基于双核两轮微电脑鼠超快速冲刺控制器，其特征在于，包括主控制单元、第一运动控制单元、第二运动控制单元和电源，所述电源与所述主控制单元电性连接，所述主控制单元包括ARM处理器和FPGA处理器，所述ARM处理器与FPGA处理器电性连接以控制所述FPGA处理器工作或关断，所述FPGA处理器分别与所述第一运动控制单元和第二运动控制单元电性连接，所述第一运动控制单元和第二运动控制单元分别包括运动控制器和电机。
2.根据权利要求1所述的基于双核两轮微电脑鼠超快速冲刺控制器，其特征在于，所述快速冲刺控制器进一步包括上位机控制单元，所述上位机控制单元包括迷宫读取单元、坐标定位单元和在线输出单元，所述迷宫读取单元、坐标定位单元和在线输出单元分别与所述ARM处理器电性连接。
3.根据权利要求1所述的基于双核两轮微电脑鼠超快速冲刺控制器，其特征在于，所述运动控制器与电机电性连接，所述电机为高速直流电机。
4.根据权利要求3所述的基于双核两轮微电脑鼠超快速冲刺控制器，其特征在于，所述运动控制器包括伺服控制驱动单元、数据存储单元和输入输出接口，所述伺服控制驱动单元、数据存储单元和输入输出接口分别与所述FPGA处理器电性连接。
5.根据权利要求4所述的基于双核两轮微电脑鼠超快速冲刺控制器，其特征在于，所述伺服控制驱动单元包括数模转换单元、光电编码器、电流电压检测单元、速度检测单元和坐标检测单元，每一个所述电机的转轴上设置一个所述光电编码器。
6.根据权利要求5所述的基于双核两轮微电脑鼠超快速冲刺控制器，其特征在于，所述光电编码器米用512线光码盘,每转一转输出512个脉冲。
7.—种两轮微电脑鼠，其特征在于，包括权利要求1至6任一所述快速冲刺控制器，所述两轮微电脑鼠进一步包括外壳，所述快速冲刺控制器设置在所述外壳内部。
8.根据权利要求7所述的两轮微电脑鼠，其特征在于，所述两轮微电脑鼠进一步包括车轮，所述车轮的数量与所述电机的数量相等，每一个所述车轮与一个所述电机连接。
9.根据权利要求8所述的两轮微电脑鼠，其特征在于，所述车轮设置在所述外壳的两侧。
10.根据权利要求9所述的两轮微电脑鼠，其特征在于，所述外壳顶部进一步设有蔽障传感器、光电补偿传感器和电压传感器，所述蔽障传感器、光电补偿传感器和电压传感器分别与所述主控制单元电性连接，所述蔽障传感器的数量大于等于六个，每一个所述蔽障传感器的信号发射方向与所述车轮的运动方向相同或者与所述车轮的运动方向的夹角小于等于90。。
【文档编号】G05B19/042GK203643840SQ201320570018
【公开日】2014年6月11日 申请日期:2013年9月16日 优先权日:2013年9月16日
【发明者】张好明, 王应海 申请人:苏州工业园区职业技术学院