基于ARM的自主移动机器人控制系统设计.pdf

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1、机械设计与制造第6期160MachineryDesign&Manufacture2011年6月文章编号：1001—3997(2011)06—0160—03基于ARM的自主移动机器人控制系统设计术陈剑斌田联房王孝洪(华南理工大学自动化学院，广州510640)DesignofcontrolsystemforautonomousmobilerobotbasedonARMCHENJian—bin，TIANLian-fang，WANGXiao-hong(SchoolofAutomation，SouthChinaUniversityofTechnolo

2、gy，Guangzhou510640，China)【摘要】自主移动机器人是近年来研究热点，基于三节履带式机器人机械结构，提出了以ARM架构微处理器s3c2410为核心、多传感器的自主移动机器人控制系统，采用了Linux嵌入式操作系统作为$3c2410软件开发平台。微处理器外部扩展数字电路采用了CPLD来实现，减少了外围分立元件的使用及PCB面积，可靠性高、抗干扰能力强；基于Verilog语言对CPLD进行了设计与实现。ARM与CPLD采用ISA总线方式通信，整个控制系统具有良好的可扩展性、硬件可裁剪性。通过爬楼梯、避障等实验，验证了机器人具

3、有良好的自主移动性能。关键词：自主移动机器人；多传感器；控制系统；ARM；CPLD【Abstract】Autonomousmobilerobotisanewhotinrecentyears．AcontrolsystemforautonomousmobilerobotisproposedbasedonthemechanicalstructureofthreetrackedrobotusingARMmicroproces——sor$3c2410ascorewithmuhi-sensors．EmbedOS—Linuxisadoptedasadev

4、elopmentplatformfor$3c2410S09~Ware．AndtheexternalexpendeddigitalcircuitsofmicroprocessorarerealizedbyCPLDwhichprogralTtisdesignedbyVerilogHDL，whichreducestheUSeofexternaldiscretecomponentsandPCBarea，withhighreliabilityandanti-intederenceability．ARMcommunicateswithCPLDbyISA

5、bus，SOthecontrols一temisofwellscalabilityandpruningofhardware．TherobotWastestedbyexperimentssuchasclimbingstair，avoidingobstacle，etc．tobegoodwithautonomousmobility．Keywords：Autonomousmobilerobot；Multi-sensor；Controlsystem；ARM；CPLD中图分类号：TH16，TP242文献标识码：A1引言的行走、越障和作业等功能，越野能力强

6、，可以适应各种恶劣的外部环境。自主移动机器人是近年来研究热点，现今大多数移动式机器14人存在越野能力差、自主性不够强、控制系统速度低或者占用空间大、功耗高、处理数据有限等缺点，满足不了商性能小型自主移动机器人的需求。研究的履带式机器人采用三节履带式行走机构Ⅲ，越野能力强。其控制系统核心采用低功耗、主频高达203MHz的ARM920T架构微处理器s3c2410，实现了运动控制、多个声纳距离图1履带式机器人机械结构传感器与CCD图像采集对外部信息采集和上位机无线远程监控等1．关节2．履带结构3内置MAXON电机4内置控制系统功能，可以很好的实现

7、机器人自主移动。3控制系统总体设计2机械结构控制系统核心采用ARM920T架构微处理器s3c2410，这是普通的轮式机器人只能适应其轮子半径以内的障碍，普通一款由某公司推出的低价格、低功耗应用推出的32位RISC指履带式机器人多数也只能适应300以内的攻角，且垂直越障高度令集处理器，主频最高可达203MHz，外接64M的nandflash闪存很小。研究的履带式机器人机械结构，如图1所示。采用三节履带和64M的sdram内存，支持USB、SPI、I2C、UART等总线扩展方式行走机构，长宽高分别为(980x250x100)mm，在机器人本体较

8、式，共有117个I／OEl和24路外部中断，满足移动机器人控制系小的情况下，选用了某公司80W大功率且体积小的直流无刷电统的需求。硬件接口采用了某公司的CPLD作为核心器件，型号