2.2 全局定位模塊

機(jī)器人當(dāng)前位置的確定至關(guān)重要，為機(jī)器人路徑規(guī)劃提供必不可少的信息，目前定位傳感器有全球定位系統(tǒng)（GPS），旋轉(zhuǎn)電位計(jì)，光電編碼器，磁羅盤，電子羅盤，加速度計(jì)等。針對(duì)使用環(huán)境，本模塊采用長(zhǎng)春第一光學(xué)有限公司生產(chǎn)的光電編碼器和電子羅盤相結(jié)合的方法來(lái)確定機(jī)器人的當(dāng)前的坐標(biāo)點(diǎn)¹。光電編碼器經(jīng)光電轉(zhuǎn)換，將軸的角度位移轉(zhuǎn)換成電脈沖信號(hào)，6通過(guò)放大電路輸出到S3C44B0X的計(jì)數(shù)器T1，把在特定時(shí)間采集的脈沖進(jìn)行存儲(chǔ)，脈沖信號(hào)與輪子的轉(zhuǎn)過(guò)的圈數(shù)成正比，因而可以計(jì)算在設(shè)定機(jī)器人的實(shí)際路程。電子羅盤采用霍尼維爾低成本的HMR3100平面電子羅盤，內(nèi)部有HMC1022二軸磁傳感器，,角度測(cè)量精度可達(dá)5度，電子羅盤可以確定機(jī)器人相對(duì)北極的絕對(duì)方向，可以精確測(cè)出機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)方向與理論方向之間的偏差,從而糾正機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡。

2.3 程序下載模塊和電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊

程序下載模塊主要完成啟動(dòng)程序和應(yīng)用程序的下載，本系統(tǒng)提供兩種下載方式，串口下載和并口下載。串口下載通過(guò)RS232串口線連接板上COM1與PC進(jìn)行通訊，并口下載通過(guò)并口線與JTAG調(diào)試接口連接完成PC與S3C44B0的通訊。

電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的精度對(duì)整個(gè)系統(tǒng)精度的影響很大，考慮各種因素本模塊選用一種基于雙通道、高壓、高速柵極驅(qū)動(dòng)方式的集成驅(qū)動(dòng)器IR2110。IR2110驅(qū)動(dòng)芯片能將輸入的邏輯信號(hào)轉(zhuǎn)化成同相位的低阻抗輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)，可驅(qū)動(dòng)同一橋臂上的 2路輸出，驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)，響應(yīng)速度快，工作電壓高，成本低等特點(diǎn)提高了系統(tǒng)的精度和可靠性。電機(jī)采用普通大功率直流減速電機(jī)，使用大功率H橋驅(qū)動(dòng)電路，電路原理如圖3所示。

圖3電路驅(qū)動(dòng)原理圖

電路中IR2110作為前置驅(qū)動(dòng)，四個(gè)IRFP250組成H橋驅(qū)動(dòng)電路。當(dāng)IN1端加上PWM信號(hào)，IN2端加上低電平時(shí)Q2，Q5導(dǎo)通，Q3，Q4截止，驅(qū)動(dòng)電機(jī)正轉(zhuǎn)；當(dāng)IN2端加上PWM信號(hào)，IN1端加上低電平時(shí)Q3，Q4導(dǎo)通，Q2，Q5截止，驅(qū)動(dòng)電機(jī)反轉(zhuǎn)。調(diào)節(jié)PWM脈沖寬度可以調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速。為了使電機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)，PWM信號(hào)的頻率不低于1KHZ。

3 系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)

軟件部分的實(shí)現(xiàn)是基于移植到S3C44B0X的實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)µC/OS-II，它是基于優(yōu)先級(jí)，搶占式實(shí)時(shí)內(nèi)核，具有源代碼公開，可移植性好，可剪裁，多任務(wù)等特點(diǎn)，可以管理64個(gè)任務(wù)，應(yīng)用程序可達(dá)56個(gè)任務(wù)。它主要完成任務(wù)管理，時(shí)間管理，信號(hào)量管理，內(nèi)存管理等功能。

該機(jī)器人主要完成避障檢測(cè)與信息傳輸，位置獲取，路徑規(guī)劃，運(yùn)行控制功能，因此，該系統(tǒng)共創(chuàng)建了4個(gè)任務(wù)，任務(wù)1：避障檢測(cè)與信息傳輸，任務(wù)2：位置獲取，任務(wù)3：路徑規(guī)劃，任務(wù)4：電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制。任務(wù)的優(yōu)先級(jí)依次降低，任務(wù)之間通過(guò)油箱傳遞信息。移動(dòng)機(jī)器人在完成初始化系統(tǒng)后，驅(qū)動(dòng)電機(jī)執(zhí)行任務(wù)4按照預(yù)定的路徑向目標(biāo)點(diǎn)前進(jìn)，同時(shí)單片機(jī)SPCE061A控制的傳感器工作，當(dāng)傳感器探測(cè)周圍有障礙物時(shí)，任務(wù)1進(jìn)入就緒態(tài)，由于任務(wù)1的優(yōu)先級(jí)高，就搶占CPU的使用權(quán)，完成障礙信息的處理與傳輸。通過(guò)信號(hào)量的傳遞，任務(wù)2進(jìn)入就緒態(tài)，完成目前位置的計(jì)算，為路徑規(guī)劃提供依據(jù)。任務(wù)3根據(jù)任務(wù)1提供的障礙信息和任務(wù)2提供的信息位置信息啟動(dòng)導(dǎo)航算法進(jìn)行路徑規(guī)劃，新的路徑規(guī)劃完成之后，任務(wù)4進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)，從而完成最終規(guī)定任務(wù)。