新型電腦鼠軟、硬件系統(tǒng)的優(yōu)化.pdf

1、目前，智能機(jī)器人成為各國(guó)重點(diǎn)發(fā)展的熱點(diǎn)領(lǐng)域，研究十分活躍。在我國(guó)，機(jī)器人產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為政府重點(diǎn)培植的下一個(gè)新型高科技產(chǎn)業(yè)，成為我國(guó)加快新一輪經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整和產(chǎn)業(yè)升級(jí)的重要方向和支撐。在高校，學(xué)生對(duì)智能機(jī)器人的研究和開(kāi)發(fā)，不但可以提高學(xué)生多學(xué)科交叉應(yīng)用的能力，而且能夠培養(yǎng)學(xué)生對(duì)系統(tǒng)的整體認(rèn)知以及對(duì)全局的整體規(guī)劃能力。
　　本文主要研究和設(shè)計(jì)了一種智能迷宮機(jī)器人——電腦鼠，它是一種針對(duì)國(guó)際IEEE標(biāo)準(zhǔn)電腦鼠競(jìng)賽而設(shè)計(jì)的超小型智能機(jī)器人。本

2、文對(duì)原有電腦鼠的軟、硬件系統(tǒng)進(jìn)行了整體優(yōu)化和重新設(shè)計(jì)，通過(guò)改善系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、提升系統(tǒng)信息處理能力、改進(jìn)電機(jī)控制算法、增加冗余檢測(cè)信息、優(yōu)化數(shù)據(jù)處理方式等手段，實(shí)現(xiàn)新型電腦鼠系統(tǒng)在迷宮中的更快更穩(wěn)定運(yùn)行。
　　目前，電腦鼠機(jī)器人大多采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的單處理器設(shè)計(jì)方案，因此不能在全局層面上同時(shí)兼顧電腦鼠高機(jī)動(dòng)性、高穩(wěn)定性和復(fù)雜上層算法的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。本文提出了一種緊湊雙層板+雙ARM處理器的全新系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，能夠有效提高新系統(tǒng)對(duì)上層和底層的同步處理能

3、力，包括高效運(yùn)行涉及全局路徑規(guī)劃的上層復(fù)雜算法，快速采集和準(zhǔn)確處理傳感器的檢測(cè)數(shù)據(jù)，穩(wěn)定控制底層電機(jī)的動(dòng)作執(zhí)行等。
　　相較于絕大多數(shù)方案中所選用的步進(jìn)電機(jī)和直流電機(jī)，本文采用的空心杯電機(jī)有效提升了電腦鼠的機(jī)動(dòng)性能，加速、轉(zhuǎn)向和制動(dòng)效果明顯。同時(shí)，原有電腦鼠系統(tǒng)的底層控制和數(shù)據(jù)處理方法都已無(wú)法保障新系統(tǒng)的快速、可靠運(yùn)行，因此，本文首先針對(duì)性的設(shè)計(jì)了空心杯電機(jī)的編碼反饋和紅外反饋控制算法;其次，本文對(duì)紅外模塊的分布進(jìn)行了優(yōu)化，并改進(jìn)

4、了紅外數(shù)據(jù)的處理方式，使擋板距離的檢測(cè)精度優(yōu)于2mm，有效保障了紅外反饋算法的控制效果;最后，為了提升高速下系統(tǒng)控制的可靠性，新系統(tǒng)增加了陀螺儀模塊，并結(jié)合多傳感器信息融合思想提出了轉(zhuǎn)向過(guò)程中編碼器與陀螺儀的數(shù)據(jù)融合方法。
　　新型電腦鼠系統(tǒng)需要將獨(dú)立的上層和底層處理模塊融合為一體，因此，本文在最后對(duì)雙ARM之間的信息交互方式進(jìn)行了設(shè)計(jì)，介紹了新型電腦鼠雙ARM通信的格式及其實(shí)現(xiàn)方法，經(jīng)過(guò)大量實(shí)踐驗(yàn)證，該通信方法能夠充分滿(mǎn)足系統(tǒng)在