基于单片机的轮式机器人控制系统

ByGrith4

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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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5 i+ N2 h- h& {1 p关键词:单片机: PWM;模糊控制:机器人

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0引言
轮式机器人作为一项比较实用的技术，在工业、
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
2 G7 [0 y/ C* s* F; t( Q' I7 D: Z# j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
. t" I* F! @  _5 z; s划。
本文所设计轮式机器人导航控制系统采用四轮差.
7 a8 W9 [4 f# w$ L速转向式的机械机构:前面两个轮是驱动轮，由两台
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
! q! z  y- v5 ~2 U) N1 ~- y, X' R速，就可以使机器人按照要求的方向和速度移动。行
走轨迹的诱导信号由埋设在地下通有高频电流的电磁
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
# T& E; x7 ]; Y. ]8 q; A+ E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
8 s; H6 |. E9 d& \$ n1 E8 l. J轮式机器人导航控制系统的硬件组成如图1所
4 R4 P+ X) T) C$ r示。整个系统由三部分组成，即:由单片机AT89C52
* o' \$ U4 z+ f" \$ w: x0 H, v构，成的单片机应用系统:由电磁感应传感器、放大调
  o; L( L1 a# Q8 V$ ~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，
3 p' l% e# A6 z' g! f& s, f1 w由电磁感应传感器检测机器人的位置，经过放大调理
& o% D1 H: `- U4 _& z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,
) `# y  D9 _( I! o; ^! m# i按照模糊控制算法进行运算，通过输出PWM信号去
控制直流电动机按照--定的速度转动，带动机器人沿
诱导线的甄荐趣。
% j5 F) S7 b% ?% g) u" W7 a0 @1.1 单片机应用系统
3 e# o, @4 ^, n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
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
: }; `2 r8 K; M/ V/ H6 A/ v统体积，提高系统可靠性，降低系统成本。
0 ^+ m' H% M6 u8 b) X" m# G本系统的键盘显示接口电路采用专用的接口芯片
) a0 j  j  C1 e+ {6 g8279。它是Intel公司生产的8位微处理器键盘/显示
) h- l- M. ?( R" B* d通用接口芯片，其主要功能是:接收来自键盘的输入
' N" @) I% H$ g" w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。
3 r6 {/ z- E8 f' v7 h, A4 Y" U. x1.2 前向通道电路
4 u. v0 D. |. S1 W3 J磁感应传感器是将测头线圈放置在通有交变电流.
* P% V3 V  W. ~- ]的导线附近，线圈中将产生感应电动势。感应电动势.
, v" X4 t4 Q4 T$ V3 l& W6 R与线圈至导线的距离成反比。但是由于感应电动势信
6 z2 o6 t8 o/ M! j: I4 n/ u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。