基于S3C44B0X的移動機器人的應(yīng)用研究
移動機器人利用導(dǎo)航技術(shù),獲得機器人的目前所處的位置,結(jié)合傳感器技術(shù)對周圍外界環(huán)境(障礙物等)作實時探測,并根據(jù)環(huán)境提供的信息規(guī)劃一條可行路徑完成達(dá)到目標(biāo)點的任務(wù)。移動機器人技術(shù)涉及到傳感器技術(shù),導(dǎo)航技術(shù),計算機技術(shù),人工智能等多個領(lǐng)域,因而對移動機器人的控制部分提出很高的要求,特別是視覺傳感器的出現(xiàn),要求控制系統(tǒng)不僅存儲量大,而且處理速度快等。以往基于PLC和單片機控制的移動機器人就不能很好的滿足實時性快速性的特點。
本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/163449.htm隨著ARM處理器的出現(xiàn)和發(fā)展以及嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展,移動機器人的實時性快速性要求便能得到很好滿足,現(xiàn)在該技術(shù)已經(jīng)在多種領(lǐng)域得到有效的應(yīng)用。本文是以SAMSUNG公司一款基于ARM7TDMI核的低功耗高性能的32位處理器芯片S3C44B0X為控制核心,以凌陽16位單片機SPCE061A為輔助處理器來處理傳感器探測的障礙物信息,并運用嵌入式實時多任務(wù)操作系統(tǒng)µC/OS-II管理移動機器人的導(dǎo)航算法的實現(xiàn)和多任務(wù)的執(zhí)行。實驗結(jié)果表明:該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)避障和導(dǎo)航功能并能順利達(dá)到目的地。
2 控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計
移動機器人的控制系統(tǒng)主要完成對外界障礙物的探測與信息的傳輸,機器人當(dāng)前位置的獲取,路徑規(guī)劃,和運行控制等功能。對系統(tǒng)進行功能模塊化劃分,本系統(tǒng)可劃分以下五大模塊:環(huán)境探測模塊;全局定位模塊;程序下載模塊,電機驅(qū)動模塊和電源管理模塊。各個模塊之間的關(guān)系如圖1所示。
圖1 控制系統(tǒng)硬件系統(tǒng)圖
2.1 環(huán)境探測模塊
移動機器人在避障和路徑規(guī)劃過程中,機器人必須實時探測周圍的障礙物的信息,測量障礙物的距離。目前有紅外,超聲波,激光和視覺(CDD)傳感器,激光傳感器受環(huán)境影響大,價格比較昂貴,視覺傳感器(CCD)要求芯片的存儲容量大且要求處理速度快等特點,不易采用。基于這一點本文在移動機器人的前方,左方,右方各安裝一套紅外傳感器和超聲波傳感器以測量3個方向的障礙物的距離,多傳感器的使用可以避免了單一傳感器的測量存在的盲區(qū)。
紅外傳感器有發(fā)射器和接受器構(gòu)成,此傳感器的3路發(fā)射端口接凌陽單片機SPCE061A的3路I/O口,3路接受器的端口接單片機的另外3路。當(dāng)單片機I/O輸出為高電平時,發(fā)射器端口發(fā)射紅外光,光波遇到障礙物反射被接受器,產(chǎn)生光強相對的電流經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換輸入單片機,根據(jù)電壓大小計算障礙物的距離。超聲波傳感器的工作原理與紅外傳感器基本相同,聲波遇到障礙物返回被接受器接受,根據(jù)時間差計算障礙物的距離。
該探測模塊可以測量0~2m距離內(nèi)的障礙物,測量誤差小,采用16位凌陽單片機SPCE061A對障礙信息進行快速處理,一旦探測到障礙物便通過總線接口與S3C44B0X通訊并作數(shù)據(jù)傳輸。
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