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基于航跡推算的移動式機器人定位系統(tǒng)設(shè)計

作者: 時間:2012-07-09 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

2.2 光電編碼器電路
光電編碼器是一種通過光電轉(zhuǎn)換將輸出軸上的機械幾何位移量轉(zhuǎn)換成脈沖或數(shù)字量的傳感器,由光柵盤和光電檢測裝置組成。光柵盤是在一定直徑的圓板上等分的開通若干個長方形孔,開孔的數(shù)量決定了控制的精度。運動時,光柵盤隨電機旋轉(zhuǎn),經(jīng)發(fā)光二極管等電子元件組成的檢測裝置檢測并輸出若干脈沖信號,通過采集脈沖個數(shù)后運算即可得出運動路徑長度。

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/160341.htm

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如圖4所示為光電編碼器的外圍采樣電路,主要是通過一個與門和一個D觸發(fā)器來實現(xiàn)對脈沖信號的采集。一般的光電編碼器是由A、B、Z三路信號組成,A和B是兩個前后相位差為90°的脈沖信號,根據(jù)光柵盤的旋轉(zhuǎn)方向,相位差的超前與滯后各不同,因此利用與門將A、B信號整合成一個脈沖信號再利用D觸發(fā)器判斷A、B兩者相位差關(guān)系。當光柵盤正轉(zhuǎn)時,A超前B 90°,D2發(fā)光,同時在DirB處檢測到高電平。當光柵盤反轉(zhuǎn)時,A滯后B90°,D1發(fā)光,且在DirA處檢測到低電平,再通過單片機的處理就能準確判斷光柵盤所轉(zhuǎn)過的柵格數(shù),從而計算出運動路徑的長度。
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式中,P1表示正轉(zhuǎn)PWM脈沖個數(shù),P2表示反轉(zhuǎn)PWM脈沖個數(shù),n表示編碼盤柵格數(shù),r表示機器人動力輪半徑。
2.3 陀螺儀硬件電路
中采用三軸陀螺儀對加速度進行測量,積分后即可得到所需的角度偏移量,如圖5所示為陀螺儀硬件原理圖。其工作原理為中央處理單元發(fā)送通信數(shù)據(jù)給陀螺儀使之工作,陀螺儀在機器人發(fā)生角度偏移時測量實際偏移量和理論偏移量的差值,將該值傳送給中央處理單元,由中央處理單元計算出補償值后發(fā)指令給伺服器,使電機進行誤差補償。

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圖5中L3G4200D是一個三軸陀螺儀,可以對x、y、z三個方向的角度進行檢測,檢測后的數(shù)據(jù)通過ISP通信傳送將端口SCL、SDA角度信號傳輸給中央處理單元。MMA8451Q是一個速度計,可以實時檢測機器人的運行速度,并用相同方式將運行速度信號傳輸給中央處理單元。之所以在此安裝速度計,是為了降低中央處理單元中CPU的計算量,讓CPU有更多的空間去處理速度與路徑的關(guān)系。TPS62112是低噪音的同步降壓DC—DC轉(zhuǎn)換器,其內(nèi)部集成了N型和P型MOSFET,可進行同步整流,為陀螺儀芯片提供良好的電源環(huán)境。



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