一种基于avr的移动机器人控制系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及的是一种嵌入式控制系统，特别涉及的是一种基于AVR的移动机器人控制系统。
【背景技术】
[0002]移动机器人Mobile Robot作为机器人研究领域的一个重要分支，因为它的应用范围几乎可以囊括人类生活的各个方面，一直都是各国进行机器人研究的重点对象。所谓的移动机器人，是具有一定环境感知、思维能力以及行动功能，能够通过传感器感知外界环境和自身状态，实现运动到特定位置、执行相应任务的机器人系统。它是机械、自动控制技术、计算机技术、人工智能、微电子学、模式识别、通讯技术、传感器技术、仿生学等多学科和技术综合的结果。
[0003]移动机器人可以进行自主移动，在一些危险的区域，例如核爆炸以后的核辐射区，有毒气体聚集的区域；或者在太空，深海海底等人类难以进入的空间帮助人类从事一些工作，相比其他种类机器人，移动机器人具有很强的活动性，也更加灵活，得到了更多的应用。例如在生活与娱乐服务、工农业、科学探测与研究、军事侦察等很多方面都得到了广泛的应用。首先移动机器人代替我们人类对我们暂时无法到达的领域进行探索，例如外太空、深层海洋等，通过他们在那些空间的探测扩大了我们人类的认知；而且移动机器人将人类从一些不适宜人类活动的环境中解放了出来，在那里，机器人充分代替了人类的工作，解放了生产力。在交通领域，例如谷歌公司，正在大力的研制无人驾驶车辆，试图将人们从驾车中解放出来，同时也提高了人们行车舒适性和交通的安全性；在工业生产领域，大量的工业机器人已经大量的投入生产车间，例如富士康公司早前宣布的数亿元的机器人计划。机器人进入生产领域极大的提高了生产率，解放了生产力；服务领域，很多清洁机器人已经走入了寻常百姓的家庭，大大的方便了人类的生活，让人们从繁重的清洁工作中解放了出来，在军事领域，能够直接参加到战斗中的移动机器人也已经研制成功，加少了士兵的损失，具有重要意义，而类似排雷机器人也早已在战场上发挥过了重要的作用。因此，随着移动机器人的迅速发展，已经在很多地方大大的减少了很多本来由人直接参与的工作，而由机器人来完成，大大的提高了生产效率，将人们从简单的重复性的工作中解放出来，我们相信，在不远的未来，随着科学技术的发展，机器人会越来越多的走进人类生活越来越多的领域。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种基于嵌入式控制系统的移动机器人控制系统，以实现移动机器人的智能化控制。
[0005]本发明的目的是这样实现的:
[0006]一种基于AVR的移动机器人控制系统，其组成包括:机械结构,驱动系统,感知系统，控制系统，其中控制系统对传感器输出进来的信息实行实时处理，并分析数据信息，对驱动系统发出动作指令，执行相应动作。
[0007]所述的一种基于AVR的移动机器人控制系统,其特征在于米用的轮式移动机器人，可在上面加上各种模块，自行拼装扩展，在车体的基础上，组装出一个四轮移动机器人。
[0008]所述的一种基于AVR的移动机器人控制系统，其特征在于采用的是减速直流电机，采用双H桥直流电机驱动板驱动，体积小，重量轻，具有强大的驱动能力。
[0009]所述的一种基于AVR的移动机器人控制系统,其特征在于控制系统的方案是以ATmegal280芯片为核心，对各个模块独立设计。
[0010]本发明的系统分为以下四个部分:机械结构:车体部分及硬件搭建框架。驱动系统:实现机器人移动。感知系统:对周边环境进行探测并将信息传递给控制系统，通过蓝牙接收上位机的控制信号。控制系统:对传感器输出进来的信息实行实时处理，并分析数据信息,对驱动系统发出动作指令,执行相应动作。
[0011]本发明采用的轮式移动机器人，现有移动机器人车体。可在上面加上各种模块，自行拼装扩展，对本设计提供了极大的方便。再次车体的基础上，组装出一个四轮移动机器人。采用固定式的车轮，运用差动的思想来控制移动机器人的转弯，当左右轮的转速出现转速差时，机器人实现转弯功能。一个舵机0° -180°转角可带动超声波模块可检测前方、左方及右方的障碍物情况。移动机器人采用长方形的铝制框架式的车架，舵机连同超声波模块位于车架上部的前段，电源、电机驱动模块位于车体内部，单片机模块与蓝牙模块位于车体上部中段。
[0012]本设计采用的是减速直流电机，采用双H桥直流电机驱动板驱动，该驱动板采用ST公司的L298N典型双H桥直流电机驱动芯片，可用于驱动直流电机和双极性步进电机，该驱动板体积小，重量轻，具有强大的驱动能力。
[0013]本移动机器人的感知系统采用的是HC-SR04超声波模块，超声波模块采用1出发测距，给至少1us的高电平信号时，模块自动发送8个40khz的方波，自动检测是否有信号返回，当有信号返回，通过1输出一高电平，高电平持续的时间就是超声波从发射到就收的时间。
[0014]控制系统的方案是以ATmegal280芯片为核心，对各个模块独立设计，各模块功能如下:1微处理器模块:控制系统的核心，主要是单片机完成对各种传输进入的信息进行综合分析，对各个模块进行控制完成任务。2驱动模块:实现直流减速电机按照预定转动和舵机按照指定角度转动，完成四轮移动机器人的前进，后退，左转和右转动作，舵机带动超声波检测模块检测前方，左方及右方障碍物情况；3传感器模块:主要是超声波传感器，负责检测障碍物；4蓝牙模块:通过蓝牙模块实现上位机与四轮移动机器人的无线通讯；5电源模块:为整个系统供电，使系统能够无需外加线缆而运动，由6节1.2V的镍氢可充电电池及相应调压电路构成。
[0015]本发明的优点:采用模块化设计使得系统的功能更加容易扩展，拥有丰富的感知系统，能够及时对外界的变化做出反应，还可以通过蓝牙模块实现上位机与四轮移动机器人的无线通讯。
【附图说明】
[0016]图1为本发明的控制系统结构图；
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图举例对本发明做更详细地描述:
[0018]一种基于AVR的移动机器人控制系统，其组成包括:机械结构,驱动系统,感知系统，控制系统，其中控制系统对传感器输出进来的信息实行实时处理，并分析数据信息，对驱动系统发出动作指令，执行相应动作。
[0019]其特征在于采用的轮式移动机器人，可在上面加上各种模块，自行拼装扩展，在车体的基础上，组装出一个四轮移动机器人。
[0020]其特征在于采用的是减速直流电机，采用双H桥直流电机驱动板驱动，体积小，重量轻，具有强大的驱动能力。
[0021]其特征在于控制系统的方案是以ATmegal280芯片为核心，对各个模块独立设计。
[0022]结合图1，图1是本发明的控制系统结构图。本发明的控制系统是以ATmegal280芯片为核心，对各个模块独立设计，各模块功能如下:
[0023]微处理器模块:控制系统的核心，主要是单片机完成对各种传输进入的信息进行综合分析，对各个模块进行控制完成任务。
[0024]驱动模块:实现直流减速电机按照预定转动和舵机按照指定角度转动，完成四轮移动机器人的前进，后退，左转和右转动作，舵机带动超声波检测模块检测前方，左方及右方障碍物情况；
[0025]传感器模块:主要是超声波传感器，负责检测障碍物；
[0026]蓝牙模块:通过蓝牙模块实现上位机与四轮移动机器人的无线通讯；
[0027]电源模块:为整个系统供电，使系统能够无需外加线缆而运动，由6节1.2V的镍氢可充电电池及相应调压电路构成。
[0028]电源模块是整个系统的基础，作为控制系统能否正常工作的先觉条件，电源模块是整个机器人这个系统设计中极其重要的内容，如果处理不当，轻则是电路不能正常工作，控制系统失效，重则导致整个电路的烧毁，损坏元件，甚至造成事故。
[0029]通常来讲，充电电池经常为无线缆移动机器人供电。经对容量、能效、体积、充电重用率等各方面因素综合考虑之后，由于镍氢电池具有环保、较大的能量密度比、重量小、没有“记忆效应”等特点，本设计决定选用6节1.2V镍氢充电电池给系统各部分提供电能。单节电池容量为2200mAh，可供四轮移动机器人持续较长时间动作。
[0030]电源设计时必须清楚整个系统的电源需求。除了直接给电机和传感器供电外，电源模块还需要对控制器及其外围设备供电，所以需要对电压进行转换。因为大部分芯片工作电压为5V，而电源端电压为1.2*6=7.2V，而且在电充足与不足的时候电压还有波动，经测量，电源最高供电电压可达到8V，所以，这就需要电压转换芯片LM78M05芯片将电压转换为5V。
【主权项】
1.一种基于AVR的移动机器人控制系统，其组成包括:机械结构，驱动系统，感知系统，控制系统，其中控制系统对传感器输出进来的信息实行实时处理，并分析数据信息，对驱动系统发出动作指令，执行相应动作。
2.根据权利要求1所述的一种基于AVR的移动机器人控制系统，其特征在于采用的轮式移动机器人，可在上面加上各种模块，自行拼装扩展，在车体的基础上，组装出一个四轮移动机器人。
3.根据权利要求1所述的一种基于AVR的移动机器人控制系统，其特征在于采用的是减速直流电机，采用双H桥直流电机驱动板驱动，体积小，重量轻，具有强大的驱动能力。
4.根据权利要求1所述的一种基于AVR的移动机器人控制系统,其特征在于控制系统的方案是以ATmegal280芯片为核心，对各个模块独立设计。
【专利摘要】一种基于AVR的移动机器人控制系统，其组成包括：机械结构，驱动系统，感知系统，控制系统，其中控制系统对传感器输出进来的信息实行实时处理，并分析数据信息，对驱动系统发出动作指令，执行相应动作。实现了移动机器人的智能化控制。本发明的系统分为以下四个部分：机械结构：车体部分及硬件搭建框架。驱动系统：实现机器人移动。感知系统：对周边环境进行探测并将信息传递给控制系统，通过蓝牙接收上位机的控制信号。控制系统：对传感器输出进来的信息实行实时处理，并分析数据信息，对驱动系统发出动作指令，执行相应动作。
【IPC分类】G05D1-02
【公开号】CN104678997
【申请号】CN201310625925
【发明人】白璐
【申请人】哈尔滨功成科技创业投资有限公司
【公开日】2015年6月3日
【申请日】2013年11月29日