双核高速四轮微微鼠探索控制器的制造方法_4

文档序号:9416813阅读:来源:国知局
释放电机Z和电机R。
[0064]4)在微微鼠沿着Y轴向前运动,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,则微微鼠将存储其坐标(X,Y),并把向前运动一格的位置参数传输给STM32F407,根据探索控制器速度和加速度的要求,由STM32F407生成两轴直流电机三闭环伺服系统的指令给定值并传输给FPGA,然后FPGA再结合光电编码器以及电流传感器Cl、C2的反馈生成驱动直流电机运动的PWM波,PWM波通过驱动桥放大后推动微微鼠向前运动。在微微鼠向前运动过程中,控制器通过陀螺仪和加速度计时刻记录运动的距离S并储存,在微微鼠沿着当前迷宫格向前探索过程中,传感器S2和S5会对左右的迷宫挡墙进行判断,并记录储存当前迷宫挡墙信息,微微鼠根据左右挡墙的迷宫信息确定其进入单墙导航模式、双墙导航模式或者是惯性导航模式。当微微鼠在陀螺仪的控制下运动一格距离到达新地址时,将更新其坐标为(X,Y+1),在Y+1〈1F的前提下,判断其坐标是不是(F,F)、(F,10)、(10,F)、( 10,10)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搜索到目标,然后置返航探索标志为1,微微鼠准备返程探索。
[0065]5)在微微鼠沿着Y轴向前运动过程中如果有迷宫挡墙进入前方的运动范围,并且此时左右的传感器S2、S5判断左右都有挡墙时,微微鼠将存储此时坐标(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SI,并把向前运动停止的位置参数SI传输给STM32F407,然后STM32F407会把此参数按照时间要求转化为位置参数、速度参数以及加速度参数传输给FPGA,FPGA根据这些参数再结合光电编码器、电流传感器C1~C4的反馈生成驱动前后左右轮的PWM控制信号,控制前后左右四轮的电机X、电机Y、电机Z和电机R停车,同时控制器通过调整电机M的伺服控制来加大对地面的摩擦,防止微微鼠因为探索速度过快而撞到前方的迷宫挡墙。在微微鼠向前停车过程中,传感器S2、S5实时对左右的挡墙进行判断,并反馈当前迷宫挡墙信息,微微鼠进入双墙导航模式,然后在陀螺仪Gl和加速计Al的帮助下,微微鼠实现在设置停车点停车。然后STM32F407禁止后驱的两路PffM控制信号输出,使得电机X和电机Y运动方向相反,微微鼠原地由陀螺仪Gl和加速计Al控制调转180度,然后准备沿着Y轴反向运动。
[0066]在微微鼠沿着Y轴反向向前运动,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,则微微鼠将存储其坐标(X,Y),并把向前运动一格的位置参数传输给STM32F407,根据探索控制器速度和加速度的要求,由STM32F407生成两轴直流电机三闭环伺服系统的指令给定值并传输给FPGA,然后FPGA再结合光电编码器以及电流传感器Cl、C2的反馈生成驱动直流电机运动的PWM波,PWM波通过驱动桥放大后推动微微鼠向前运动。,在微微鼠向前运动过程中,控制器通过陀螺仪和加速度计时刻记录运动的距离S并储存,传感器S2和S5会对左右的迷宫挡墙进行判断,并记录储存当前迷宫挡墙信息,微微鼠根据左右挡墙的迷宫信息确定其进入单墙导航模式、双墙导航模式或者是惯性导航模式。如果在探索运动过程中,微微鼠出现驱动轮失速或者是灰尘较多的状况时,控制器立刻通过调节电机M的伺服控制来有效调节真空吸盘对地面的吸附力,控制器使能后驱的两路PffM控制信号,STM32F407把剩余的距离转化为新的参考指令值传输给FPGA,FPGA根据这些参数再结合光电编码器和电流传感器C1~C4的反馈生成驱动电机X、电机Y、电机Z、电机R的PffM驱动信号,经驱动桥放大后控制电机X、电机Y、电机Z、电机R向前运动;当微微鼠在陀螺仪的控制下运动一格距离到达新地址时,将更新其坐标为(X,Y-1),在Y-1〈1F的前提下,判断其坐标是不是(F,F)、(F,10)、(10,F)、(10,10)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搜索到目标,然后置返航探索标志为1,微微鼠准备返程探索。
[0067]6)在微微鼠沿着Y轴向前运动过程中如果有挡墙进入前方的运动范围,并且此时左右的传感器S2、S5判断左方有挡墙而右方没有挡墙或左方无挡墙而右方有挡墙时,微微鼠将存储此时坐标(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,根据探索控制器速度和加速度的要求,由STM32F407生成四轴直流电机三闭环伺服系统的指令给定值并传输给FPGA,FPGA根据这些参数再结合光电编码器、电流传感器C1~C4的反馈生成驱动前后左右轮的PWM控制信号,控制前后左右四轮的电机X、电机Y、电机Z和电机R停车,同时控制器通过调整电机M的伺服控制来加大对地面的摩擦,防止微微鼠因为探索速度过快而撞到前方的迷宫挡墙。在微微鼠向前停车过程中,传感器S2实时对左挡墙进行判断或传感器S5实时对右挡墙进行判断,并反馈当前迷宫挡墙信息,微微鼠进入单墙导航模式,然后在陀螺仪Gl和加速计Al的帮助下,微微鼠实现在设置停车点停车。然后STM32F407禁止后驱的两路PffM控制信号输出,使得电机X和电机Y运动方向相反,微微鼠原地由陀螺仪控制向右旋转180度,然后准备沿着X轴正向运动。
[0068]在微微鼠沿着X轴正向向前运动(即右转)或在微微鼠沿着X轴反向向前运动(SP做转)时,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,则微微鼠将存储其坐标(X,Y),并把向前运动一格的位置参数传输给STM32F407,根据探索控制器速度和加速度的要求,由STM32F407生成两轴直流电机三闭环伺服系统的指令给定值并传输给FPGA,然后FPGA再结合光电编码器以及电流传感器Cl、C2的反馈生成驱动直流电机运动的PWM波,PffM波通过驱动桥放大后推动微微鼠向前运动。,在微微鼠向前运动过程中,控制器通过陀螺仪和加速度计时刻记录运动的距离S并储存,在微微鼠沿着当前迷宫格向前探索过程中,控制器实时对其行走速度、地面等状况进行检测,并通过调节电机M的伺服控制来有效调节真空吸盘对地面的吸附,传感器S2和S5会对左右的迷宫挡墙进行判断,并记录储存当前迷宫挡墙信息,微微鼠根据左右挡墙的迷宫信息确定其进入单墙导航模式、双墙导航模式或者是惯性导航模式。当微微鼠在陀螺仪的控制下运动一格距离到达新地址时,将更新其坐标为(X+1,Y)或将更新其坐标为(X-1,Y),在X+1〈1F的前提下或在X-1〈1F的前提下,判断其坐标是不是(F,F)、(F,10)、(10,F)、(10,10)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搜索到目标,然后置返航探索标志为1,微微鼠准备返程探索。
[0069]7)当微微鼠到达(F,F)、(F,10)、( 10,F)、( 10,10)准备返程探索时,控制器会调出其已经存储的迷宫,然后根据快速迷宫算法计算出可能存在的最佳路径,返程开始进入其中认为最优的一条。
[0070]8)在微微鼠进入迷宫正常返航运行时,并其导航的传感器S1、S2、S5、S6将工作,并把反射回来的光电信号送给STM32F407,经STM32F407判断后送给FPGA,由FPGA运算后与STM32F407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0,微电脑鼠进入冲刺阶段,并置冲刺标志为I。
[0071]9)为了能够实现微微鼠在探索时准确的坐标计算,微微鼠左右的传感器S2和S5会时刻对周围的迷宫挡墙和柱子进行探测,如果S2或者S5发现传感器信号发生了较大数值的跃变,则说明微微鼠进入了从有迷宫挡墙到无迷宫挡墙(或者是从无迷宫挡墙到有迷宫挡墙)状态的变化,STM32F407会根据微微鼠当前运行状态精确补偿,彻底消除微微鼠在复杂迷宫中探索时已经累计的误差。
[0072]10)如果微微鼠在探索过程中遇到因机械结构造成的轮子失速或者是读错迷宫信息时,有时会出现撞墙的现象,此时电机的电流将增大,当电流传感器的值超过设定值时,此时STM32F407会立即控制FPGA停止工作,不仅减少有效地解决了堵转问题,而且也减少了对系统硬件的破坏。
[0073]11)在微微鼠运行过程中,STM32F407会对电机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微鼠快速探索的影响,保证了探索时迷宫的准确性。
[0074]12)当微微鼠完成整个探索过程回到起始点(0,0),STM32F407将响应FPGA的四个中断响应控制四个电机同时减速使微电脑中心点停车,然后重新调整FPGA的四路PffM波输出,封锁后驱的两路PWM波,使电机X和电机Y以相反的方向运动,并在陀螺仪的控制下原地旋转180度,然后停车I秒。控制器调取迷宫信息,然后根据改进蚁群算法(Improvedant colony algorithm)求解出最佳路径,然后置冲刺标志为1,系统进入快速冲刺阶段。
[0075]本领域技术人员应当知晓,本发明的保护方案不仅限于上述的实施例,还可以在上述实施例的基础上进行各种排列组合与变换,例如在主板上设置补偿传感器LI,微微鼠整个运动过程中,补偿传感器LI会时刻对外界干扰光源进行采集,然后传输给STM32F407,STM32F407根据补偿传感器LI传输的数据自动补偿外界干扰,减少了外界干扰光源对系统的干扰。例如电池为锂电子电池。总之在不违背本发明精神的前提下,对本发明进行的各种变换均落在本发明的保护范围内。
【主权项】
1.双核高速四轮微微鼠探索控制器,包括主板,其特征在于:还包括电池、第一传感器(51)、第二传感器(S2)、第三传感器(S5)、第四传感器(S6)、第一电机(X)、第二电机(Y)、第三电机(R)、第四电机(Z)、第五电机(M)、三轴陀螺仪(Gl)、三轴加速度计(Al)、电压传感器Vl、第一电流传感器(Cl)、第二电流传感器(C
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