基于单片机的轮式机器人控制系统

ByGrith4

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
. l2 V" P( G8 r9 Q+ v; j系统工作稳定可靠，满足轮式机器人的运行要求。
5 B, |5 ]4 t. o+ y4 ~" O
' H! v# `9 }/ w( e$ t! ~关键词:单片机: PWM;模糊控制:机器人
! @+ x# D  r, n8 B5 F  d6 O" S
7 G4 I+ b: x4 n1 x) [3 V
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
0 ]* h- D1 f4 P9 G+ y: |( Z5 k- h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
7 e! H* f/ A- z: ]" `5 K环境模型的建立;三是使机器人安全行走的路径规
划。
本文所设计轮式机器人导航控制系统采用四轮差.
9 ~8 N% |: i# d0 Q- G! a  W4 i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
5 N) K! a* O# i# K. n( G3 Z" E" F两个轮是随动轮。这样，通过控制两个驱动轮的转
3 f5 F* K; k$ X- S7 a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
, I0 e% ]) v# ^$ _& s* U器，其接受的电磁信号强度的差异可以反映其偏离路
5 W! z3 {: S& v0 t  G/ e径的程度，单片机控制系统根据这种偏差来调节行走
( J6 W% g9 ]& F! Z! E5 g9 i的路径。
1导航控制 系统的硬件组成
1 x. U9 J9 h0 k# i! e/ l% V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
5 [' l2 N& U- d. Z! ~. [5 S6 w构，成的单片机应用系统:由电磁感应传感器、放大调
理电路和A/D转换电路构成的前向通道:由互锁保
* e8 J# X$ I8 }7 ~1 N护和PWM直流调速电路构成的后向通道。工作时，
由电磁感应传感器检测机器人的位置，经过放大调理
: y8 w3 ]+ o6 o$ k8 I+ G. ]电路和A/D转换，将位置信号送入单片机;单片机
6 d: K+ H% f+ [9 P将位置信号进行数字滤波，与系统设定值进行比较,
/ }9 P2 c: y% T1 I4 Y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
  o/ B( H( t& ~& m" P) v4 U诱导线的甄荐趣。
, K, ]$ J: Q% ]8 Z) W# P- E8 n* n) p1.1 单片机应用系统
2 y6 [; w, I- a/ O% [5 o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
& G5 `! ~1 S3 N! O统体积，提高系统可靠性，降低系统成本。
本系统的键盘显示接口电路采用专用的接口芯片
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
数据并作预处理以及对数据显示的管理和显示器的控
) c: ?  [- D) [3 [1 \1 q! d制。系统采用8279管理键盘和显示器，可减轻CPU
9 X% q( E: H/ j# j2 x3 t的负担，充分提高CPU的工作效率，可减少软件编
5 h7 G& s. }) P+ V7 f$ R- d5 s% v4 H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.
. N- q7 K& h, K- q. c5 g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 a8 \6 `  W. @( E6 ]* X号比较微弱，必须经过放大，增大其幅值。由于感应
% R7 F6 W( F2 W) m1 c, J" w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。