移动机器人罗盘导航控制系统设计及实现

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1、机器人技术《微计算机信息》(嵌入式与SOC)2009年第25卷5-2期文章编号:1008-0570(2009)05-2-0210-02移动机器人罗盘导航控制系统设计及实现DesignandRealizationofCompassNavigationControlSystemforMobileRobot(华南理工大学)黄炜中梁杰申HUANGWei-zhongLIANGJie-shen摘要:许多移动机器人设计基于导轨或寻线传感器实现,其行走路线、速度与灵活性均受到限制。本设计提出了一种基于MSP430单片机的移动机器人导航控制系统解决方案,结合了电子罗盘用以

2、获得方向性信息,结合了旋转编码器用以获得行程信息。实验结果证明,机器人的灵活性显明增强。关键词:移动机器人;电子罗盘;旋转编码器;MSP430中图分类号:TP242文献标识码:BAbstract:Manycontrolsystemsofmobilerobotwerebasedonguidewayorline-trackingsensors,thustheirroutes,speedsandagili-tieswerelimited.Inthisdesign,theauthorsuggestsaresolution,whichbasesonMSP430MC

3、U,forcontrolsystemofmobilerobotnavigation.Thedesignusesacompasstoacquiredirectioninformationandusestwoencoderstoacquiredistanceinformation.The技agilityturnsouttobereinforcedapparently.Keywords:Mobilerobot;Electroniccompass;Encoder;MSP430术1引言创亚太机器人电视大赛（Asia-PacificBroadcastingUnion

4、RobotContest，简称ABURobocon）是一项以光、机、电、算、控为新基础，以机械设计和机器人运动控制为主体的比赛。比赛中，移动机器人为了完成物料搬运的功能，必须具备自主行走、避开障碍、抓取物料等功能。机器人方面的学者设计了许多基于寻图1主控制电路板系统框图线传感的移动机器人控制系统，这些系统都能较好地完成任2.2电子罗盘模块本机器人导航控制系统主要通过CMPS03机器人电子罗务。但是，始终无法摆脱轨迹线，因此灵活性受到限制。速度和盘模块来检测角度，在对未知环境进行标定之后，机器人就可准确性是胜负的关键。本设计采用了与传统的寻线行走不同的以正

5、确检测出任意方向的角度值。该电子罗盘是专门为辅助机导航方式，通过电子罗盘来检测机器人方位角，而用旋转编码器人导航而设计的，用于产生一个唯一的数字量来代表机器人器来检测行走路程，摆脱了地面引导线的束缚。同时，还可以消的当前角度。该电子罗盘采用了能够感知地磁场的Philips除由寻线传感器带来的多计漏计、时延较长和抗光干扰性差等KMZ51磁场传感器。两个传感器的输出经计算后得出水平元件缺点。方向的地磁场。5V、15mA的供电，具有0.1度的分辨率，同时具2硬件结构有PWM脉宽输出与IIC总线输出。该电子罗盘模块的接口共有9个管脚，1号管脚接地，2和3号管脚上

6、拉4.7K电阻用于硬件设计总体上可以分三部分：主控制板、传感器及调理IIC总线通讯，4号管脚为PWM输出，5号管脚接至LED（标定电路、电机驱动与控制。指示灯），用于指示标定状态，6号管脚接一轻触按钮（标定按2.1主控制器及控制系统整体框架钮），常态接高，标定时接低，7号管脚接高，8号管脚为空，9号主控制器的选择考虑了运算速度、程序存储器容量、中断管脚接地。MSP430F449具有丰富的硬件资源，其捕获器可以很资源、I/O口数量以及ADC模块、捕获器、PWM输出模块等硬方便地捕获PWM脉宽的上升沿和下降沿，因此选择了电子罗件包含的资源。若选用普通的8位单

7、片机，I/O口少，仍需扩展盘的PWM脉宽输出方式。其输出PWM信号是一个用正向宽外部电路，同时也缺乏捕获器或PWM输出模块。本设计选用了度代表角度的宽度调制脉冲。脉宽范围是1ms（0度）至36.99msMSP430F449单片机作为主控制器，该芯片具有6组8位的I/O（359.9度），即100us每度,并有1ms的偏移量。每次正脉冲后有口，内部自带多个捕获口和比较器，而且具有60K的FLASH主65ms长的负脉冲，因此PWM周期为65ms加上脉宽，即在66ms至101.99ms之间。存储；256Byte的FLASH信息存储，用于在系统编程时存储一电子罗盘

8、具有两种工作状态：标定状态（6号管脚接低时）些需要掉电保护的数据，比如电子罗盘标