基于arm的家用清洁机器人的控制系统设计-论文.pdf

《基于arm的家用清洁机器人的控制系统设计-论文.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、总第16卷174期大众科技VOI．16No．22014年2月PopularScience&TechnologyFebruary2014基于arm的家用清洁机器人的控制系统设计张强陈奕梅(天津工业大学电气工程与自动化学院，天津300387)【摘要】文章提出了一种基于ARM处理器的家用清洁机器人控制系统，包括硬件设计和软件设计。硬件部分包括主控器模块、电源及欠压检测模、传感器模块、人机交互模块、驱动模块以及清洁模块。软件部分设计了清洁机器人的主要控制流程。该控制系统以通用性和功能完备为目标，使机器人具备智能清洁能力

2、。【关键词】ARM处理器；清洁机器人；控制系统【中图分类号】TP242．6【文献标识码】A【文章编号】1008．1151(2014)02．0016．03DesignofcontrolforhouseholdcleaningrobotbasedonARMAbstract：ThispaperpresentsakindofcontrolsystemofhomecleaningrobotbasedonARMprocessorwhichincludeshardwareandsoftwaredesign．Thehardwa

3、repartincludesmaincontrollermodule，powersupplywithundervoltagedetectionmod~e，sensormodule，human—computerinteractionmod~e，drivingmod~eandcleaningmodule．Thesoftwarepartdesignsthestaplecontrolprocedureofcleaningrobot．Thiscontrolsystemaimsatuniversalandintegrate

4、dfunctionswhichensuretherobothavetheabilitytOcleaninteUigently．Keywords．"ARMprocessor；cleaningrobot；controlsystem1弓I言的实现，清理机器人各模块间关系。随着人们生活水平的日益提高，我国人口的老龄化问题也越来越明显，清洁机器人作为智能移动机器人的一个特殊应用，能够代替人们进行清扫房间、车间、墙壁等一些简单劳动，这些都为人们的日常生活提供了许多方便，使服务机器人有了广阔的市场前景。从技术方面讲，清洁机器

5、人体现了移动机器人的多项关键技术，包括路径规划、自主避障、信号处理等。目前市场上的清洁机器人大多由于通用性差、结构不合理导致成本高、操作复杂，不利于其普及“。在研究图1清洁机器人总体设计图总结市场上相对成熟产品的基础上，基于ARM处理器s3c2440A设计一款具备自我导航能力的家用清洁机器人，其具有结构简单、外形紧凑、运行稳定、噪音小的特征，并且价格低，3硬件主体设计操作方便，还具有可扩展接口，用户能够根据实际需要对其3．1主控制器功能做进一步开发。清洁机器人以s3c2440A控制芯片作为控制核心，主要完2清洁

6、机器人的总体设计成以下的任务：接收各个传感器采集的外界环境信息进行综合规划；通过2路PWM信号控制左右轮的速度和方向，从而清洁机器人本体硬件系统如图1所示。系统主要由以下控制机器人的行驶路径；通过I／O口信号控制三极管进而控几部分组成：主控制器模块、驱动模块、清扫模块、器模块、制继电器驱动清扫模块对地面进行清洁；通过多个I／O口控人机交互模块、电源及欠压检测模块等，这几个模块在主控制LCD显示机器人的当前状态，如电池剩余电量、外界环境制器的控制下，相互协调工作，保证了清洁机器人各种功能温度等。【收稿日期】201

7、4—01—1I【基金项目】天津市应用基础及前沿技术研究计划(N0．11JCYBJC07000o【作者简介】张强(1988一)，男，天津人，天津工业大学电气工程与自动化学院硕士研究生，研究方向为移动机器人路径规划；陈奕梅(1975一)，女，天津人，天津工业大学电气工程与自动化学院副教授，研究生方向为机器人智能控制。．16．3．2环境信息采集传感器清洁机器人的环境信息采集传感器包括五个红外避障传感器、五个碰撞传感器和三个红外防跌落传感器，其结构如图2所示，图中圆代表红外避障传感器，长方形代表红外碰图4图碰撞传感器电

8、路图撞传感器，三角形代表红外防跌落传感器。机器人通过红外3．3驱动及清扫模块避障传感器和碰撞传感器的结合使用实现清洁机器人的避障，红外防跌落传感器对机器人的行驶路径上可能跌落的区清洁机器人在运行过程中至少六个电机同时运转，其中域进行检测，防止机器人跌落。驱动模块包括两个小型直流电机，清扫模块包括四个直流电／弋机：一个电机用于产生真空，两个电机用于控制边刷，一个～电机用于控制滚刷。本文将