基于单片机的轮式机器人控制系统

ByGrith4

3 T* d& m) K) g7 Y* v7 e摘要:设计了一-种基于单片机的轮式机器人导航控制系统，介绍了系统的工作原理和结构。运行试验表明，导航控制
系统工作稳定可靠，满足轮式机器人的运行要求。
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关键词:单片机: PWM;模糊控制:机器人

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0引言
) ^" b1 x) S/ z轮式机器人作为一项比较实用的技术，在工业、
* o7 d# B' S2 W( o: q农业、医疗和人民生活等领域具有巨大的应用前景。
导航控制系统是轮式机器人不可缺少的重要部分，它
要解决三方面的问题:一是机器人在空间的位置、方
向、环境信息的精确检测;二是所获得信息的分析及
环境模型的建立;三是使机器人安全行走的路径规
划。
$ S' o- @1 {# Z3 G5 e0 J本文所设计轮式机器人导航控制系统采用四轮差.
) x4 w2 w* r: f3 y1 h6 e速转向式的机械机构:前面两个轮是驱动轮，由两台
1 ]4 p- t9 |4 T0 e: E% t自带减速器(65:1)的它励式直流电机驱动，后面
两个轮是随动轮。这样，通过控制两个驱动轮的转
速，就可以使机器人按照要求的方向和速度移动。行
" ?  ]- m5 {, r5 ?  I: B  r走轨迹的诱导信号由埋设在地下通有高频电流的电磁
  F- I  ^7 E  U$ o诱导线产生，机器人身上对称安装两个电磁感应传感
器，其接受的电磁信号强度的差异可以反映其偏离路
径的程度，单片机控制系统根据这种偏差来调节行走
的路径。
1导航控制 系统的硬件组成
轮式机器人导航控制系统的硬件组成如图1所
示。整个系统由三部分组成，即:由单片机AT89C52
0 @: ~  f' o" [/ S- j6 g4 @2 O4 y构，成的单片机应用系统:由电磁感应传感器、放大调
/ a0 h  Q" ~6 O7 o4 x1 W9 @理电路和A/D转换电路构成的前向通道:由互锁保
护和PWM直流调速电路构成的后向通道。工作时，
) l7 y+ N9 ]& D) v0 W8 }由电磁感应传感器检测机器人的位置，经过放大调理
电路和A/D转换，将位置信号送入单片机;单片机
将位置信号进行数字滤波，与系统设定值进行比较,
按照模糊控制算法进行运算，通过输出PWM信号去
( _7 y+ n8 e6 m% {( r% I- a控制直流电动机按照--定的速度转动，带动机器人沿
- r" S. d3 V' d% z诱导线的甄荐趣。
6 W8 ~  ?% [2 n" `2 K& W; b) V1.1 单片机应用系统
* y$ P; I% u9 s. ~. W3 g3 s' }在整个单片机控制系统中，CPU既是运算处理
中心，又是控制中心，是最关键的器件。本系统中选
用与MCS-51系列完全兼容的AT89C52单片机，它
* e( a, o- `3 N% ~2 ^' [, o5 k, y! d是一种低功耗、高性能、CMOS八位微处理器。
AT89C52可构成真正的单片机最小应用系统，缩小系
4 t: ?  o+ P' K, |7 |+ c统体积，提高系统可靠性，降低系统成本。
- S8 P/ w! C6 i% [  t6 T本系统的键盘显示接口电路采用专用的接口芯片
8 L+ G  x6 o* ~! y  d' _8279。它是Intel公司生产的8位微处理器键盘/显示
通用接口芯片，其主要功能是:接收来自键盘的输入
5 B, O1 R, s9 e  S6 n! J数据并作预处理以及对数据显示的管理和显示器的控
制。系统采用8279管理键盘和显示器，可减轻CPU
的负担，充分提高CPU的工作效率，可减少软件编
程工作量，而且显示稳定。
1.2 前向通道电路
磁感应传感器是将测头线圈放置在通有交变电流.
( r$ N- b1 M2 P% y0 o% B6 l的导线附近，线圈中将产生感应电动势。感应电动势.
与线圈至导线的距离成反比。但是由于感应电动势信
6 ~/ b" q6 o6 j$ e, w号比较微弱，必须经过放大，增大其幅值。由于感应
电动势信号比较微弱，必须经过放大，增大其幅值。
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在整个单片机控制系统中，CPU既是运算处理中心，又是控制中心，是最关键的器件。