基于单片机的轮式机器人控制系统

ByGrith4

0 j. b2 j8 F2 f) I" d8 Q( G9 ~9 I
9 o4 p4 I& D7 O# b4 v7 k5 w摘要:设计了一-种基于单片机的轮式机器人导航控制系统，介绍了系统的工作原理和结构。运行试验表明，导航控制
系统工作稳定可靠，满足轮式机器人的运行要求。

关键词:单片机: PWM;模糊控制:机器人
* E  g# B- \, Z* y3 g$ s/ D

, o$ \0 r& m, G$ z3 ?( c; {$ ?! }  g0引言
0 c; V5 p' Y) q轮式机器人作为一项比较实用的技术，在工业、
5 K% H! |* [5 U! b. f/ M农业、医疗和人民生活等领域具有巨大的应用前景。
: i" |& d/ f# R) g, ]导航控制系统是轮式机器人不可缺少的重要部分，它
3 l: Q, a- s8 e& A- _: Q$ Z# v要解决三方面的问题:一是机器人在空间的位置、方
向、环境信息的精确检测;二是所获得信息的分析及
环境模型的建立;三是使机器人安全行走的路径规
1 F2 V4 j/ G* l* {划。
: t- ?. {  z& L; n& S/ H2 O# d本文所设计轮式机器人导航控制系统采用四轮差.
: D/ S: G% N8 {7 O& ?速转向式的机械机构:前面两个轮是驱动轮，由两台
自带减速器(65:1)的它励式直流电机驱动，后面
$ ~8 {- I8 Z8 l$ r两个轮是随动轮。这样，通过控制两个驱动轮的转
速，就可以使机器人按照要求的方向和速度移动。行
走轨迹的诱导信号由埋设在地下通有高频电流的电磁
诱导线产生，机器人身上对称安装两个电磁感应传感
4 v5 Z$ p0 ~  t: _2 V器，其接受的电磁信号强度的差异可以反映其偏离路
' c- x) A: m% E& R3 P) X径的程度，单片机控制系统根据这种偏差来调节行走
' ^  E" F2 V6 [0 |的路径。
9 X3 ~" w# d/ Y: |- g. |, t1导航控制 系统的硬件组成
2 d' C  V# ^! [7 X9 f. y轮式机器人导航控制系统的硬件组成如图1所
8 U1 @5 n3 y' u8 T  O$ ]: _$ v' d示。整个系统由三部分组成，即:由单片机AT89C52
6 m9 ^0 V9 m# ]0 i+ g7 F构，成的单片机应用系统:由电磁感应传感器、放大调
理电路和A/D转换电路构成的前向通道:由互锁保
# U* g3 ?! o+ }7 d5 _( p- w& n护和PWM直流调速电路构成的后向通道。工作时，
0 c. C* k; U4 D* R& K/ Q! u由电磁感应传感器检测机器人的位置，经过放大调理
电路和A/D转换，将位置信号送入单片机;单片机
6 P& j4 s% y# W# y( q# R将位置信号进行数字滤波，与系统设定值进行比较,
按照模糊控制算法进行运算，通过输出PWM信号去
控制直流电动机按照--定的速度转动，带动机器人沿
! D( [" i8 j$ V; o诱导线的甄荐趣。
1.1 单片机应用系统
  P  O( E  ~7 R9 R" r在整个单片机控制系统中，CPU既是运算处理
! s) Z6 f' h9 ?' }中心，又是控制中心，是最关键的器件。本系统中选
用与MCS-51系列完全兼容的AT89C52单片机，它
7 z4 j( }- l$ Z8 h' ^) ~是一种低功耗、高性能、CMOS八位微处理器。
AT89C52可构成真正的单片机最小应用系统，缩小系
9 C) S: v$ u( ~3 U7 f统体积，提高系统可靠性，降低系统成本。
本系统的键盘显示接口电路采用专用的接口芯片
8279。它是Intel公司生产的8位微处理器键盘/显示
通用接口芯片，其主要功能是:接收来自键盘的输入
4 L+ c8 E$ v- }+ ?& Q数据并作预处理以及对数据显示的管理和显示器的控
% ]: u3 d  Z. m制。系统采用8279管理键盘和显示器，可减轻CPU
的负担，充分提高CPU的工作效率，可减少软件编
' _7 J$ W. [5 T% v2 r+ d程工作量，而且显示稳定。
1.2 前向通道电路
磁感应传感器是将测头线圈放置在通有交变电流.
的导线附近，线圈中将产生感应电动势。感应电动势.
7 [) j2 R8 N3 l$ c3 W3 @. ?与线圈至导线的距离成反比。但是由于感应电动势信
号比较微弱，必须经过放大，增大其幅值。由于感应
# V7 |& [4 P& [( Q电动势信号比较微弱，必须经过放大，增大其幅值。
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9 N# J* F) z: E# u5 j% y2 p9 ^附件下载：

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在整个单片机控制系统中，CPU既是运算处理中心，又是控制中心，是最关键的器件。