[发明专利]基于双核的两轮微电脑鼠全数字伺服系统控制器

说明书

技术领域

本发明涉及机器人领域，特别是涉及一种基于双核的两轮微电脑鼠全数字伺服系统控制器。

背景技术

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包括传感器、电机、算法和微处理器，其中微处理器是微电脑鼠的核心部分，控制并判断所有信心，包括墙壁信息，位置信息，角度信息和电机状态信息等。

现有的微处理器一般采用的是单片机。由于国内研发此机器人的单位较少，相对研发水平比较落后，研发的微电脑鼠在长时间运行发现存在着很多安全问题，如下：

 （1）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，使得微电脑鼠对周围迷宫的探索存在一定的误判；

（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，导致对位置的记忆出现错误；

（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探索和冲刺；

（4）由于微电脑鼠伺服系统采用都是比较低级的算法，在迷宫当中的探索一般都要花费4~5分钟的时间，这使得在真正的大赛中无法取胜；

（5）由于微电脑鼠要频繁的刹车和启动，加重了单片机的工作量，单一的单片机无法满足微电脑鼠快速启动和停止的要求；

（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和重量相对都比较大，无法满足快速探索的要求；

（7）由于受周围环境不稳定因素干扰，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；

（8）对于差速控制的微电脑鼠来说，一般要求其两个电机的PWM控制信号要同步，由于受计算能力的限制，单一单片机伺服系统很难满足这一条件，使得微电脑鼠在直道上行驶时不能准确的行走在中线上，为了保证微电脑鼠的准确定位，伺服系统要来回的补偿，使得微电脑鼠在迷宫当中摇摆幅度较大，特别是对于快速行走时；

（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，当遇到掉电情况时所有的信息将消失，这使得整个探索过程要重新开始；

（10）微电脑鼠在运行过程中，一定遇到撞墙情况都会发生电机堵转情况，造成电机瞬间电流过大，严重时烧坏电机。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种基于双核的两轮微电脑鼠全数字伺服系统控制器，为克服单一单片机不能满足微电脑鼠行走的稳定性和快速性的要求，舍弃了国产微电脑鼠所采用的单一单片机工作模式，在吸收国外先进控制思想的前提下，自主发明了基于ARM9+LM629的全新控制模式。微电脑鼠两轴伺服控制系统以 ARM9微处理器为核心，以 LM629作为伺服控制调节器, 以 PWM 功放电路为驱动器，以光电编码器为反馈元件来构成电机伺服系统。其中位置、 速度、 电流等调节器的功能都由微处理器来完成，其速度反馈由微处理器根据位置反馈量计算。同时ARM9实现部分的信号处理算法和LM629的控制逻辑，并响应中断，实现数据通信和存储实时信号，简化操作，提高效率，在基于双核的两轮微电脑鼠全数字伺服系统控制器的普及上有着广泛的市场前景。

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于双核的两轮微电脑鼠全数字伺服系统控制器，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ARM9处理器和LM629处理器，所述ARM9处理器与所述LM629处理器电性连接以控制所述LM629处理器的工作或中断，所述LM629处理器分别电性连接所述第一运动控制单元和第二运动控制单元，所述第一运动控制单元和第二运动控制单元均连接有光电编码器，所述电源为锂离子电池。

在本发明一个较佳实施例中，所述第一运动控制单元和第二运动控制单元均包括运动控制器和电机，所述运动控制器与电机电性连接。

在本发明一个较佳实施例中，所述运动控制器包括基于编码反馈的伺服控制单元、数据存储单元和输入输出单元，所述伺服控制驱动单元、数据存储单元和输入输出单元均与所述LM629处理器电性连接。

在本发明一个较佳实施例中，所述电机为高速直流电机。