[發(fā)明專利]基于雙核兩輪極速微電腦鼠對(duì)角線沖刺伺服系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310443875.4
• 申請(qǐng)日: 2013-09-26
• 公開（公告）號(hào): CN103529837A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李紅益;張好明;王應(yīng)海
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院
• 主分類號(hào): G05D1/02
• 分類號(hào): G05D1/02;G05B19/042
• 代理公司: 蘇州廣正知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32234
• 代理人: 劉述生

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于雙核兩輪極速微電腦鼠對(duì)角線沖刺伺服系統(tǒng)。

背景技術(shù)

微電腦鼠是使用嵌入式微控制器、傳感器和機(jī)電運(yùn)動(dòng)部件構(gòu)成的一種智能行走機(jī)器人，微電腦鼠可以在不同“迷宮”中自動(dòng)記憶和選擇路徑，采用相應(yīng)的算法，快速地到達(dá)所設(shè)定的目的地。微電腦鼠比賽在國外已經(jīng)有30幾年的歷史，現(xiàn)在每年國際上都要舉行上百場類似的微電腦鼠大賽。?

微電腦鼠競賽采用運(yùn)行時(shí)間、迷宮時(shí)間和碰觸這三個(gè)參數(shù)，從速度、求解迷宮的效率和電腦鼠的可靠性三個(gè)方面來進(jìn)行評(píng)分，不同的國家采用不同的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，最有代表的四個(gè)國家標(biāo)準(zhǔn)為：

（1）美國?IEEE?APEC國際微電腦鼠機(jī)器人競賽：探索時(shí)間、沖刺時(shí)間和固定的接觸扣分，都記入總成績，得分?=?探索時(shí)間/30?+沖刺時(shí)間+固定接觸扣分；

（2）全日本國際微電腦鼠機(jī)器人大會(huì)（專家級(jí)）：總成績僅計(jì)算沖刺時(shí)間，得分?=?最佳沖刺時(shí)間；

（3）英國微電腦鼠機(jī)器人挑戰(zhàn)賽：探索時(shí)間、沖刺時(shí)間和可變的接觸扣分都記入總成績，得分?=?探索時(shí)間/30?+沖刺時(shí)間+變動(dòng)接觸扣分；

（4）新加坡機(jī)器人大賽?：探索時(shí)間、沖刺時(shí)間記入總成績，每次接觸機(jī)器人將減少一次嘗試機(jī)會(huì)，得分?=?探索時(shí)間/30?+沖刺時(shí)間。

從上面的國際標(biāo)準(zhǔn)來看，沖刺時(shí)間決定整個(gè)微電腦鼠的成敗，由于國內(nèi)研發(fā)此機(jī)器人的單位較少，相對(duì)研發(fā)水平比較落后，研發(fā)的微電腦鼠結(jié)構(gòu)如圖1，長時(shí)間運(yùn)行發(fā)現(xiàn)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，而且傳感器的設(shè)置有誤，使得微電腦鼠在快速?zèng)_刺時(shí)對(duì)周圍迷宮的判斷存在一定的誤判，使得微電腦在快速?zèng)_刺的時(shí)候容易撞上前方的擋墻。

（2）作為微電腦鼠的執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用的是步進(jìn)電機(jī)，經(jīng)常會(huì)遇到丟失脈沖的問題出現(xiàn)，導(dǎo)致對(duì)沖刺位置的記憶出現(xiàn)錯(cuò)誤，有的時(shí)候找不到?jīng)_刺的終點(diǎn)。

（3）由于采用步進(jìn)電機(jī)，使得機(jī)體發(fā)熱比較嚴(yán)重，不利于在大型復(fù)雜迷宮中快速?zèng)_刺。

（4）由于采用比較低級(jí)的算法，使得最佳迷宮的計(jì)算和沖刺路徑的計(jì)算都有一定的問題，研發(fā)的微電腦鼠基本上不會(huì)多次自動(dòng)加速?zèng)_刺，在一般迷宮當(dāng)中的沖刺一般都要花費(fèi)15~30秒的時(shí)間，這使得在真正的國際復(fù)雜迷宮大賽中無法取勝。

（5）由于微電腦鼠在快速?zèng)_刺過程中需要頻繁的剎車和啟動(dòng)，加重了單片機(jī)的工作量，單片信號(hào)處理器無法滿足微電腦鼠快速?zèng)_刺的要求。

（6）相對(duì)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比較龐大，而且重心較高，無法滿足快速?zèng)_刺的要求。

（7）由于受周圍環(huán)境不穩(wěn)定因素干擾，特別是周圍一些光線的干擾，單片機(jī)控制器經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)異常，引起微電腦鼠失控，抗干擾能力較差。

（8）對(duì)于差速控制的微電腦鼠來說，一般要求其兩個(gè)電機(jī)的控制信號(hào)要同步，但是對(duì)于單一單片機(jī)來說很難辦到，使得微電腦鼠在高速?zèng)_刺時(shí)會(huì)在迷宮當(dāng)中搖擺幅度較大，經(jīng)常出現(xiàn)撞墻的現(xiàn)象發(fā)生，導(dǎo)致沖刺失敗。?

（9）由于受單片機(jī)容量和算法影響，微電腦鼠對(duì)迷宮的信息沒有存儲(chǔ)，當(dāng)遇到掉電情況時(shí)候所有的信息將消失，這使得整個(gè)沖刺過程無法完成。

（10）由于沒有角速度傳感器的輔助進(jìn)行轉(zhuǎn)彎，經(jīng)常出現(xiàn)轉(zhuǎn)彎角度過小或者過大的現(xiàn)象發(fā)生，然后依靠導(dǎo)航的傳感器進(jìn)行補(bǔ)償，導(dǎo)致在連續(xù)多次轉(zhuǎn)彎的迷宮中出現(xiàn)撞墻的現(xiàn)象發(fā)生，致使沖刺失敗。

（11）采用單個(gè)傳感器探知前方迷宮的擋墻，極易收到外界干擾，致使前方傳感器錯(cuò)誤引導(dǎo)快速?zèng)_刺的微電腦鼠，導(dǎo)致微電腦鼠在迷宮中沖刺不到位或者撞墻，致使沖刺失敗。

因此，需要對(duì)現(xiàn)有的基于單片機(jī)控制的微電腦鼠控制器進(jìn)行重新設(shè)計(jì)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題是提供一種基于雙核兩輪極速微電腦鼠對(duì)角線沖刺伺服系統(tǒng)，同時(shí)采用兩個(gè)處理器協(xié)同工作處理數(shù)據(jù)，運(yùn)算速度較快，避免了大電流的產(chǎn)生，減少了電池對(duì)高速?zèng)_刺的影響；所述陀螺儀能夠?yàn)樗鑫㈦娔X鼠轉(zhuǎn)彎進(jìn)行導(dǎo)航，提高了微電腦鼠的穩(wěn)定性。