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1、第19卷 第4期西 南 科 技 大 学 学 报Vol.19No.42004年12月 JOURNALOFSOUTHWESTUNIVERSITYOFSCIENCEANDTECHNOLOGYDec.2004基于嵌入式PC的机器人光电寻线系统梁 靓 黄玉清(西南科技大学信息与控制工程学院 四川绵阳 621010)摘要:介绍了基于嵌入式PC———PC/104的自动机器人光电寻线系统的实现方法。采用PC/104控制的功能模块,完成了寻线过程中数据的实时获取、位置判断与姿态调整,以达到自动纠偏的目的。该系统具有简洁可靠、抗干扰能力强等特点,为机器人运行的准
2、确有效性提供了可靠保证。在实际运行中,取得了满意的效果。关键词:机器人 PC/104 光电检测 寻线中图分类号:TP242 文献标识码:A 文章编号:1671—8755(2004)04—0001—03PhotoelectricLine-trackingSystemofRobotBasedonEmbeddedPCLiangLiang,HuangYuqing(SouthwestUniversityofScienceandTechnology,Mianyang621010,Sichuan,China)Abstract:Aphotoelectric
3、line-trackingsystemofrobotisdescribed,whichisbasedonembeddedPC—PC/104.ByusingPC/104tocontrolfunctionmodule,thesystemhasrealizedmanyfunctions,suchasreceivingdata,judginglocation,andadjustingstatus.Soitcancorrectbiasautomatically.Nevertheless,thesystemalsohasthecharacteristics
4、ofcredibility,concisionandhighanti-disturbanceabilityandsoon.Anditguaranteesaccuracyoftherobotmoving.Thustheactualrunningshowsasatisfactoryresult.Keywords:robot;PC/104;photoelectricmeasuring;line-tracking在移动机器人的研制中,精确定位一直是研究的热点问题。而光电寻线系统则是机器人的一种简单视觉,在机器人的运动中起着非常重要的作用,为机器人运动位
5、置的准确性提供了保障。本文以PC/104总线系统作为控制核心,利用光电检测来实现机器人的寻线行走。相对于同样能够完成寻线功能的单片机而言,PC/104具有功能全、功耗低可靠性高、实时性强、与PC机完全兼容等优点。为了实现控制目标,选用研华公司生产的CPU模块PCM-3350和高速数据采集卡AX10410A两款PC/104模块作为硬件上的核心部分;AX10410A的A/D转换器配合光电管构成了光电检测模块,AX10410A的D/A转换器和数字输出配合专用驱动器构成无刷电机的驱动模块。在软件设计上,采用自适应算法来减小行走地面的不同区域温度和光线对
6、光电管的影响,同时加入位置反馈,以实现机器人的自适应处理。1 基于PC/104的控制系统的硬件设计行走场地如图1所示,要求机器人能够按照墨绿色地面上宽30mm的白色行走指示线自动地到达各个 收稿日期:2004-05-31 四川省教育厅资助(2004-A130)©1995-2006TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.2 西 南 科 技 大 学 学 报 2004目的地(由直径为100mm的白色圆盘指示)。现选择在7cm内对白色和墨绿色反应比
7、较灵敏的反射式光电管ST178(如图2)来完成光的发射、接收以及将光信号转换为模拟信号。其发射管发射红外线经被测物反射后光的强弱可以判别颜色。该光电管的主要特点是:由高发射功率红外光电二极管和高灵敏度光电晶体管组成,采用非接触检测方式,同时检测距离可调整范围大,距离3～10mm之间可用。由于机器人的行进速度要求不高,而且PC/104的处理速度快,因此只需要给机器人底盘的前方安装一个由8个光电管组成的光电检测阵列即可。主要使用综合数据采集卡AX10410A上的8通道12位A/D转换器,将通道0至通道7与各个二极管的反射信号相连。反射光的强弱是通过
8、模拟电压来表征的,每一个接收管都对应了一个模拟电压,将它们进行A/D转换,并把所得的数值进行处理,从而决定机器人的行走方向。行走机构使用的是直流无刷电
