[發(fā)明專利]輪式移動機器人控制系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410443985.5
• 申請日: 2014-09-02
• 公開（公告）號: CN104216372A
• 公開（公告）日: 2014-12-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張英芝;戚曉艷;申桂香;孫曙光;崔剛;彭應(yīng)龍
• 申請（專利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責(zé)任公司 22201
• 代理人: 齊安全;胡景陽

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于控制系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)及可靠性技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種輪式移動機器人控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)

移動機器人系統(tǒng)的總體設(shè)計中，控制系統(tǒng)的設(shè)計尤為重要，是移動機器人的核心部分，其性能直接決定了整個機器人系統(tǒng)智能化水平的高低，移動機器人的各種功能的實現(xiàn)都是在控制系統(tǒng)的統(tǒng)一協(xié)調(diào)下完成的，同時也決定了整個機器人系統(tǒng)的功能特點和可擴展性。控制結(jié)構(gòu)的研究，是目前的一個研究熱點，主要針對有意識行為和反射行為而展開的，如何將兩者相統(tǒng)一，目前，基于行為控制的結(jié)構(gòu)還處于理論探討階段，很多工作還有待深入，而對于移動機器人要完成一個非常復(fù)雜的任務(wù)，還需要采用更先進、更完善的結(jié)構(gòu)。

移動機器人控制系統(tǒng)的內(nèi)部電路比較復(fù)雜，不僅有輸入輸出電路，還有接口電路、穩(wěn)壓電源、傳感器等，并且是模擬與數(shù)字電路并存、硬件與軟件相結(jié)合的。這將使得機器人控制系統(tǒng)在實際的工作過程中，容易受到各種外部和內(nèi)部的干擾，使機器人控制系統(tǒng)產(chǎn)生錯誤或故障。因此必須考慮機器人控制系統(tǒng)的可靠性問題，并采取相應(yīng)的措施，提高機器人控制系統(tǒng)工作時的可靠性。可靠性通常是指在規(guī)定的條件下，在規(guī)定的時間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力。控制系統(tǒng)質(zhì)量的高低主要表現(xiàn)在它的技術(shù)性能、可靠性、適應(yīng)性和經(jīng)濟性四個方面，其中技術(shù)性和可靠性是最重要的方面。現(xiàn)有技術(shù)中往往特別強調(diào)其技術(shù)性能指標(biāo)而忽視了它的可靠性,并且由于可靠性設(shè)計的不周密，在偶然因素或意外事件的作用下，使機器人控制系統(tǒng)不能正常工作。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服了現(xiàn)有控制系統(tǒng)存在的不穩(wěn)定工作問題，提供了一種輪式移動機器人控制系統(tǒng)，采用分級控制結(jié)構(gòu)，即將控制系統(tǒng)分為決策層、組織協(xié)調(diào)層和執(zhí)行層，三層之間采用接口參數(shù)進行彼此聯(lián)系，使得整個系統(tǒng)運行更加準(zhǔn)確、穩(wěn)定。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實現(xiàn)的，結(jié)合附圖說明如下：

一種輪式移動機器人控制系統(tǒng)，包括決策層、組織協(xié)調(diào)層和執(zhí)行層，決策層為PC機，作為控制系統(tǒng)的上位機；組織協(xié)調(diào)層由微控制器子系統(tǒng)、超聲波測距子系統(tǒng)和電機驅(qū)動子系統(tǒng)組成，組織協(xié)調(diào)層作為控制系統(tǒng)的下位機；執(zhí)行層為電機；

微控制器子系統(tǒng)通過RS232接口和上位機相連，微控制器子系統(tǒng)通過擴展其P0口與電機驅(qū)動子系統(tǒng)相連，電機驅(qū)動子系統(tǒng)通過單級接線模式驅(qū)動電機，微控制器子系統(tǒng)通過其P1口與超聲波測距子系統(tǒng)相連；

所述微控制器子系統(tǒng)由AT89S52單片機最小系統(tǒng)、AT89S52單片機的外部擴展電路、電源電路和串行通信接口電路四部分組成；

所述AT89S52單片機最小系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)總線連接AT89S52單片機的外部擴展電路，AT89S52單片機最小系統(tǒng)通過全雙工的UART串行口連接串行通信接口電路，集成電源電路實現(xiàn)微控制器子系統(tǒng)。

技術(shù)方案中所述AT89S52單片機的最小系統(tǒng)由AT89S52單片機、復(fù)位電路、系統(tǒng)時鐘電路和ISP編程接口電路組成；

AT89S52單片機通過引腳RST與復(fù)位電路相連，AT89S52單片機通過引腳XTAL1、XTAL2與系統(tǒng)時鐘電路相連，AT89S52單片機通過ISP編程電纜與ISP編程接口電路連接；

復(fù)位電路由手動復(fù)位S100、電阻R102、電容C100和電阻R103組成，手動復(fù)位S100和電阻R102串聯(lián),之后與電容C100并聯(lián),再串聯(lián)電阻R103，一端通電，另外兩端是接地和RST引腳；

系統(tǒng)時鐘電路由電容C101、電容C102和外部晶振Y100組成，電容C101和電容C102串聯(lián)，再與外部晶振Y100串聯(lián)，一端接地，另外兩端是引腳XTAL1、XTAL2；

ISP編程接口電路是一個雙排的10針插座接口電路，十個引腳分別為SCK、MISO、RST、NC、MOSI、VCC、兩個GND以及兩個NC,不需要任何其他的外圍零件。

技術(shù)方案中所述AT89S52單片機的外部擴展電路包括外部總線的擴展電路、外部存儲器的擴展電路和I/O口的擴展電路；

所述外部總線的擴展電路由74LS373地址鎖存器連接，74LS373地址鎖存器設(shè)有十八個引腳，十八個引腳分別是1D～8D、1Q～8Q、C、引腳1D～8D分別與單片機AT89S52的AD0～AD7相連,引腳1Q～8Q分別與6264靜態(tài)隨機存儲器芯片的A0～A7相連,引腳接地,C引腳與單片機AT89S52的ALE相連；