基于DSP 消防侦察机器人控制系统的设计及路径记忆的实现方法

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1、机械2005年第11期总第32卷机电一体化41基于DSP消防侦察机器人控制系统的设计及路径记忆的实现方法刘红星张伟军上海交通大学机器人研究所上海200030摘要详细介绍了以DSP芯片TMS320LF2407A为微处理器的消防侦察机器人的控制系统设计其中包括硬件设计和软件设计还介绍了使用编码器实现路径记忆的方法实现了复杂环境下移动机器人的控制关键词消防侦察机器人DSPTMS320LF2407A路径记忆中图分类号TP242.6文献标识码A文章编号10060316200511004103Thedesignofthecontrolsystemoffire-re

2、connaissancerobotbasedonDSPandthetrack-memorywayLIUHong-XingZHANGWei-JunShanghaiJiaotongUniversityShanghai200030ChinaAbstractInthispaper,wedescribedarobotcontrolsystemindetailusingDSPasthemicroprocessor.Thepaperincludedboththehardwaredesignandsoftwaredesign.Wedescribedthetrack-m

3、emorywaybyusingencoder.Thedesignmadeitpossibletocontrolthemobilerobotundercomplicatedconditions.Keywordsfire-reconnaissancerobotDSPTMS320LF2407Atrack-memoryway上海交通大学机器人研究所和上海消防研究所1.1DSP芯片介绍联合研制的消防侦察机器人是一种集火场探测及有TMS320LF2407A芯片是TI公司专门为数字控毒易燃易爆气体场所探测等多种功能于一体的制而设计的一款DSP芯片该芯片采用3.3V的

4、供遥操作机器人可以实现有线手操盒控制和无线控电电压减少了控制器的功耗40MIPS的执行速制功能本文介绍了TI公司的DSP芯片度提高了控制器的实时控制能力两个对称的事TMS320LF2407A及下位机控制系统包括硬件设件管理器可以多达16个PWM输出6个输入捕计和软件实现以及使用编码器进行路径记忆的软捉10位的ADC转换器最多提供16个AD采集通件实现道SCISPI和CAN通信模块为给用户通信带来1下位机硬件设计极大的灵活性多达40路的I/O复用引脚图1控制系统结构图收稿日期200574基金项目国家863高技术研究发展计划资助项目项目编号2003AA42

5、1010作者简介刘红星上海交通大学机器人研究所硕士研究生研究方向为机电一体化张伟军上海交通大学机器人研究所副教授42机电一体化机械2005年第11期总第32卷1.2系统控制原理左轮右轮两个相同的直流伺服电机电机额定功率250w额定电压24V最大电流13A额消防侦察机器人的控制方式有两种分别为无定转速3000r/min额定转矩0.83NM每个电线控制和有线控制无线控制为主要的控制方式机输出轴上安装一个光电编码器设定定时器中断上位机是一台工控机通过无线通讯模块发送控制为200ms然后根据采集的编码器脉冲计算出轮指令到下位机来控制直流电机以及云台上的CCD子

6、的运行速度运动控制模块没有采用常用的PWM摄像头同时各种传感器采集信息上传到上位机控制方式而是设计了一个DAC数模转换电路有线控制为辅助的控制方式当无线控制出现故障输出的模拟量通过控制电机驱动器来控制电机电时可以使用这种方式移动机器人机驱动器输入电压在0.5~4.5V之间当电压为2.51.3下位机控制器硬件设计0.3V时输出电压为0此时电机停止当电压消防侦察机器人整个系统分为4个模块大于2.50.3V且小于4.5V时电机正转当电1A/D模块用于采集各种传感器的信号压小于2.50.3V且大于0.5V时电机反转在主要的传感器包括倾斜仪传感器温度传感器工作电

7、压范围内输出电压与输入电压成线形关系超声波传感器倾斜角传感器用于实时监测机器人所以控制DA的电压输出可以实现车体的无级调倾斜的角度防止机器人倾覆温度传感器包括内速通过两个轮子的差动实现前进后退左转部和外部两种分别监测内部温度和周围环境温度右转超声波传感器可以测量障碍物距离用于避障以4通信模块通信模块包括两路串口通信上传感器全部为模拟量输出通过合适的电路设计一路为RS232的通讯协议另一路为RS485的通讯使A/D输入电压保持在03.3V范围之内协议RS232的串口通讯使用DSP内置的SCI串口2I/O模块用于有线的手操盒控制及各种通讯模块与无线通讯模块

8、相连实现上位机与下开关量的控制I/O分配如表1所示位机的无线通讯SCI数据单位基本格式如表3所