基于DSP的移動機器人設計與實現
加入技術交流群
智能車輛的導航與定位、自動駕駛與控制和車輛的預警防碰等智能交通系統(tǒng)關鍵技術的研究，近年來受到國內外越來越廣泛的關注，也取得了豐碩的成果。但真正的實驗研究還是很少，基本上只進行了仿真試驗。鑒于理論上的模擬和實際應用情況可能相差甚遠，選擇了具有智能性、易擴展性和移動性等優(yōu)點的車型移動機器人作為ITS關鍵技術的研究平臺中的主要部分——車輛模擬器。
本文所闡述的移動機器人SJTNC-1，就是面向ITS提出的?？紤]到關鍵技術研究中需進行大量的計算，如模糊控制、卡爾曼濾波和路徑導引等，并且系統(tǒng)對數據的實時性要求很高，所以采用數字信號處理器(DSP)作為移動機器人主控CPU。
1 TMS320LF2407A簡介
TMS320LF2407A(以下簡稱F2407)是TI公司在TMS320系列DSP的基礎上，專為數字電機控制而設計的。除了具有一般DSP的改進的哈佛結構、多總線結構和流水線結構等優(yōu)點外，它還采用高性能靜態(tài)CMOS技術，電壓從5V降為3．3V，減少了功耗。并且指令執(zhí)行速度提高到40MIPS，幾乎所有指令都可以在25ns的單周期內完成。如此高的運算速度使其可以通過采用高級控制算法如模糊控制、卡爾曼濾波以及狀態(tài)控制等來提高系統(tǒng)的性能。而且，它具有電機控制應用所必需的外設，如：32K片內FLASH、2K單訪問RAM、串行外設接口(SPl)、串行通信接口(SCl)、兩個事件管理模塊、16通道雙10位A／D轉換器和CAN控制器模塊。
2 移動機器人的運動機構
考慮到該移動機器人是面向ITS的，所以采用的是車型結構(四輪結構)。前兩輪通過減速比為8：1的齒輪減速機構與轉向電機進行連接，實現移動機器人的轉向功能；后兩輪通過減速比為6：1的齒輪減速機構與驅動電機進行連接，實現移動機器人的驅動。電機的選型可根據實際情況選擇小型步進電機或小型直流電機。這里選用的是瑞土Minimotor公司生產的直流電機，這種電機具有體積小、轉矩大等特點。
3 移動機器人控制系統(tǒng)
控制系統(tǒng)以控制器F2407為核心，由無線通信、電機驅動、速度傳感器、數字羅盤、差分GPS(DGPS)接收機和4轉1串口通信模塊等組成，如圖1所示。無線通信模塊根據自行約定的通信協(xié)議接收上位機的規(guī)劃好的路徑信息，整個控制系統(tǒng)通過控制驅動電機和轉向電機使移動機器人跟蹤該路徑行駛。電機采用PWM調速方式，其中驅動電機采用雙閉環(huán)(速度和電流)PID控制策略，而轉向電機則通過把數字羅盤的航向信息作為轉向的反饋量進行PID控制。整個控制系統(tǒng)把DGPS接收機的位置信息作為系統(tǒng)的位置反饋信息，用以完成整個系統(tǒng)的位置閉環(huán)控制。
MC35是德國西門子公司生產的可二次開發(fā)的支持GPRS的雙頻GSM模塊，可以通過標準串口與PC機相連。本系統(tǒng)用MC35作為移動機器人與上位機的通信模塊。它具有GPRS技術帶來的一切優(yōu)點，如一直在線和提供高速價廉的數據傳送服務等。該產品的特性如下：
·支持雙頻：EGSM900／GSM1800
·支持GPRS Class8協(xié)議
·支持數據、語音、短消息和傳真服務
·采用電路交換方式，最大傳送速率為14．4kbps
·支持的電壓范圍：8V～30V
·采用標準工業(yè)接口
·體積：65mmx74mmx33mm
·重量：130g
評論