[發明專利]基于雙核兩輪微電腦鼠全數字伺服控制器

無效

• 申請號: 201310418467.3
• 申請日: 2013-09-16
• 公開（公告）號: CN103472832A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發明（設計）人: 張好明;王應海
• 申請（專利權）人: 蘇州工業園區職業技術學院
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02;G05B19/042
• 代理公司: 蘇州廣正知識產權代理有限公司 32234
• 代理人: 劉述生

技術領域

本發明涉及微型機器人領域，尤其涉及一種基于雙核兩輪微電腦鼠全數字伺服控制器。

背景技術

微電腦鼠是使用嵌入式微控制器、傳感器和機電運動部件構成的一種智能行走機器人，在國外已經競賽了將近30年，由其原理可以轉化為多種實際的工業機器人，近幾年內才引進國內，并逐漸成為一個新興的競賽項目。微電腦鼠可以在不同迷宮中自動記憶和選擇路徑，采用相應的算法，快速地到達所設定的目的地。一只優秀的微電腦鼠必須具備良好的感知能力，有良好的行走能力，優秀的智能算法，一只完整的微電腦鼠在大體分為以下幾個部分：

1）傳感器：傳感器是微電腦鼠的眼睛，是微電腦鼠準確獲取外部環境信息的依據，然后把外界信息輸送到微處理器進行各種條件判斷。

2）電機：執行電機是微電腦鼠的動力源，它根據微處理器的指令來執行微電腦鼠在迷宮中行走時的相關動作。

3）算法：算法是微電腦鼠的靈魂。微電腦鼠必須采用一定的智能算法才能找到終點，才能找到一條最短的路徑，在最短的時間內到達終點。

4）微處理器：微處理器是微電腦鼠的核心部分，是微電腦鼠的大腦。微電腦鼠所有的信息，包括墻壁信息，位置信息，角度信息和電機狀態信息等都需要經過微處理器處理并做出相應的判斷。

電腦鼠結合了多學科知識，對于提升在校學生的動手能力、團隊協作能力和創新能力，促進學生課堂知識的消化和擴展學生的知識面都非常有幫助。電腦鼠走迷宮技術的開展可以培養大批相關領域的人才，進而促進相關領域的技術發展和產業化進程。但是微電腦鼠在迷宮當中要時刻判斷周圍的環境，然后傳輸參數到控制器，由控制器反復控制其在迷宮的方格當中精確的加速和減速，稍不小心微電腦鼠就會撞到周圍的迷宮擋墻，使得探索或者是沖刺失敗，因此，對以微電腦鼠系統來說基于單片機的伺服系統性能是決定其勝敗的關鍵，但是由于國內研發此機器人的單位較少，對國際規則讀取水平較低，相對研發水平比較落后，研發的微電腦鼠結構如圖1，長時間運行發現存在著很多安全問題，即：

（1）作為微電腦鼠的眼睛采用的是超聲波或者是一般的紅外傳感器，使得微電腦鼠對周圍迷宮的探索存在一定的誤判。

（2）作為微電腦鼠的執行機構采用的是步進電機，經常會遇到丟失脈沖的問題出現，導致對位置的記憶出現錯誤。

（3）由于采用步進電機，使得機體發熱比較嚴重，不利于在大型復雜迷宮中探索和沖刺。

（4）由于微電腦鼠伺服系統采用都是比較低級的算法，在迷宮當中的探索一般都要花費4~5分鐘的時間，這使得在真正的大賽中無法取勝。

（5）由于微電腦鼠要頻繁的剎車和啟動，加重了單片機的工作量，單一的單片機無法滿足微電腦鼠快速啟動和停止的要求。

（6）相對采用的都是一些體積比較大的插件元器件，使得微電腦鼠的體積和重量相對都比較大，無法滿足快速探索的要求。

（7）由于受周圍環境不穩定因素干擾，單片機控制器經常會出現異常，引起微電腦鼠失控，抗干擾能力較差。

（8）對于差速控制的微電腦鼠來說，一般要求其兩個電機的PWM控制信號要同步，由于受計算能力的限制，單一單片機伺服系統很難滿足這一條件，使得微電腦鼠在直道上行駛時不能準確的行走在中線上，為了保證微電腦鼠的準確定位，伺服系統要來回的補償，使得微電腦鼠在迷宮當中搖擺幅度較大，特別是對于快速行走時。

（9）由于受單片機容量和算法影響，微電腦鼠對迷宮的信息沒有存儲，當遇到掉電情況時所有的信息將消失，這使得整個探索過程要重新開始。

（10）微電腦鼠在運行過程中，一定遇到撞墻情況都會發生電機堵轉情況，造成電機瞬間電流過大，嚴重時燒壞電機。

因此，需要對現有的基于單片機控制的微電腦鼠控制器進行重新設計。

發明內容

本發明主要解決的技術問題是提供一種基于雙處理器的兩輪微電腦鼠及其伺服控制器，同時采用雙核協同工作，每個控制芯片的工作量相對較小，有效地防止了程序跑飛，增強了抗干擾能力；避免產生大電流，運算精度較高，性能較穩定。

為解決上述技術問題，本發明采用的一個技術方案是：提供一種基于雙處理器的兩輪微電腦鼠及其伺服控制器，包括主控制單元、第一運動驅動單元、第二運動驅動單元、第一電機和第二電機，所述主控制單元包括主控制器和從控制器，所述主控制器與從控制器電性連接，所述從控制器分別與第一運動驅動單元和第二運動驅動單元電性連接，所述第一運動驅動單元進一步與所述第一電機電性連接，所述第二運動驅動單元進一步與所述第二電機電性連接。