本发明专利技术公开了单核低速两轮微微鼠全数字导航伺服控制器及控制方法，它包括微微鼠本体，所述微微鼠本体上集成有红外线传感器、电压传感器、锂离子电池、STM32F407控制器、三轴陀螺仪、L6207D控制芯片、分别控制左车轮和右车轮的第一永磁直流电机和第二永磁直流电机。本发明专利技术的有益效果是彻底消除了微微鼠在行走时打滑现象的再次发生，也免除了STM32F407控制器为了解决因地面打滑而做的各种算法。STM32F407控制器根据微微鼠前进的速度以及地面情况自动调节真空抽吸直流电机M的伺服控制，进而改变微微鼠与地面的摩擦系数，使其满足导航需要，这样微微鼠也从被动的适应迷宫地面转为不再受其限制。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及微型迷宫机器人领域，尤其涉及两轮微微鼠全数字伺服控制器及控制方法。
技术介绍
微电脑鼠是使用嵌入式微控制器、传感器和机电运动部件构成的一种智能行走机器人，在国外已经竞赛了将近30年，其常采用两轮结构，两轮微电脑鼠二维结构如图1所示。微电脑鼠可以在不同“迷宫”中自动记忆和选择路径，采用相应的算法，快速地到达所设定的目的地。其求解的迷宫之一示意如图2所示。随着微电子技术、计算机控制技术的不断进步，国外专家在微电脑鼠求解迷宫的技术基础之上提出了一种更具有挑战性的迷宫机器人一微微鼠:为了增强迷宫复杂程度以及老鼠求解迷宫的难度，迷宫挡墙由原有的180mm变成了 90mm，原有的迷宫由16*16格变成了 32*32格，新的迷宫二维结构如图3所示。电源一旦打开，微微鼠全程完全依靠自身携带的传感器自动导航，并求解由1024个迷宫格组成的各种复杂迷宫，能够快速从起点找到一条到达设定目标点的最佳路径，然后以最快的速度冲刺到终点。作为一种自助导航智能机器人，因为通过无线装置可以向控制器输入迷宫信息，微微鼠或者微电脑鼠国际准则拒绝使用无线装置，为了能够得到微微鼠或者是微电脑鼠探索、冲刺后的信息，只能通过算法快速寄存并储存其行走信息，当完成任务后通过控制器的232串口或者是USB串口读取存储信息。微微鼠在迷宫中导航过程中要时刻判断周围的环境，然后传输参数到控制器，由控制器反复控制其在迷宫方格中精确的加速和减速进行运动。一只优秀的微微鼠必须具备良好的感知能力，良好的导航能力，优秀的智能算法，否则将无法完成任务。微微鼠技术综合了多学科知识，对于提升在校学生的动手能力、团队协作能力和创新能力，促进学生课堂知识的消化和扩展学生的知识面都非常有帮助，并且微微鼠迷宫导航技术的开展可以培养大批相关领域的人才，进而促进相关领域的技术发展和产业化进程。目前应用的微微鼠在挑战32*32格的迷宫时发现具有以下问题: (O由于求解迷宫数目的大量增加，原有的微微鼠求解迷宫技术无法求解现有的复杂迷宫。(2)基于轮式的微微鼠只能被动的适应迷宫地面的打滑程度，随着微微鼠速度的提高，其打滑概率也极大增加，导致求解迷宫失败。(3)由于微微鼠尺寸的大幅减少，如果微微鼠采用图1中的六组传感器技术探测迷宫，经常出现传感器相互干扰的状况，导致其读取迷宫信息失败。(4)由于微微鼠伺服系统采用的都是比较低级的算法，使得微微鼠在迷宫当中的探索和冲刺一般都要花费较长的时间，这使得在真正的大赛中无法取胜。(5)由于迷宫挡墙尺寸的减少，使得微微鼠单格运行的距离减少，微微鼠频繁的刹车和启动加重了单片机的工作量，单一的单片机无法满足微微鼠快速启动和停车的要求。(6)对于两轮驱动的微微鼠来说一般要求驱动其运动的两个电机PffM控制信号要同步，受计算能力的限制单一单片机伺服系统很难满足这一条件，微微鼠在直道上行驶时不能准确的行走在中线上，在高速导航时很容易撞到迷宫挡墙，导致任务失败。(7)由于受单片机容量和算法影响，微微鼠无法存储迷宫信息，当遇到掉电情况时所有的信息将消失，这使得整个探索过程要重新开始。(8)微微鼠在迷宫导航时，易于受到外界干扰，由于没有进行及时补偿导致微微鼠碰撞迷宫挡墙，最终无法完成任务。(9)微微鼠在运行过程中，一旦遇到撞墙情况都会发生电机堵转情况，造成电机瞬间电流过大，严重时烧坏电机。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是现有的微微鼠在32*32格的迷宫应用中所存在的诸多弊端，为此提供一种。本专利技术的技术方案是:单核低速两轮微微鼠全数字导航伺服控制器，它包括微微鼠本体，所述微微鼠本体上集成有红外线传感器、电压传感器、锂离子电池、STM32F407控制器、三轴陀螺仪、L6207D控制芯片、分别控制左车轮和右车轮的永磁直流电机X和永磁直流电机Y，所述红外线传感器、锂离子电池、电压传感器、三轴陀螺仪、L6207D控制芯片分别和STM32F407控制器信号连接，所述第一永磁直流电机和第二永磁直流电机分别与L6207D控制芯片信号连接，所述红外线传感器包括四个独立的红外发射管和四个与红外发射管一一对应的红外接收器，所述四个独立的红外发射管包括由位于微微鼠本体前端共线间隔设置且检测区域为微微鼠左右方向的第一红外发射管和第二红外发射管构成的水平检测组，以及分别位于左车轮和右车轮内侧检测区域为微微鼠前后方向的第三红外发射管和第四红外发射管构成的垂直检测组。上述方案中所述第一红外发射管和第二红外发射管位于第三红外发射管和第四红外发射管之间。上述方案的改进是它还包括真空抽吸电机和位于微微鼠底部的真空吸盘，所述真空抽吸电机与STM32F407控制器信号连接以控制真空吸盘动作。上述方案中所述第一永磁直流电机和第二永磁直流电机分别通过光电编码器与STM32F407控制器信号连接。上述方案中所述红外发射管是0PE5594A型红外发射管，所述红外接收器是TSL262型红外接收器。上述方案中所述L6207D控制芯片是24管脚S024封装，所述L6207D控制芯片的1、2、11、14、12和23管脚与STM32F407控制器的输出管脚相连，5和8管脚与第一永磁直流电机相连，16和21管脚与第二永磁直流电机相连。单核低速两轮微微鼠全数字导航伺服控制器的控制方法，它包括以下步骤:(1)、电压检测:在电源打开状态下，微微鼠先进入自锁状态，然后把微微鼠放在迷宫起始点，电压传感器Vl会对锂离子电池电压进行检测，如果伺服系统处于低压状态，同时电压传感器Vl将与STM32F407控制器进行通讯，STM32F407控制器禁止L6207D工作，0UT1A、0UT2A、OUTlB和0UT2B均为低电平，第一永磁直流电机和第二永磁直流电机不能启动，STM32F407控制器并发出并报警信号；(2)、真空抽吸直流电机、真空抽吸装置和真空吸盘的联动:如果电压正常，此时STM32F407控制器首先开启真空抽吸直流电机M，通过真空抽吸装置先对真空吸盘抽吸，使真空吸盘对地面具有一定的吸附力，STM32F407控制器实时检测，如果地面不干净，系统会自动调节真空抽吸电机M加大真空吸盘对地面的吸附力；(3)、微微鼠迷宫探索:微微鼠靠水平检测组和垂直检测组探测未知迷宫信息，实际导航环境经红外接收器TSL262转换后输送给STM32F407控制器，STM32F407控制器先把这些环境参数转化为微微鼠左右轮要运行的距离、速度和加速度指令值，然后再结合光电编码器的反馈生成驱动两轴永磁直流电机的PWM波，最终使能L6207D，由L6207D驱动两个永磁直流电机，并由三轴陀螺仪Gl实时全程进行位置检测和补偿，并通过电流传感器Cl、C2进行电流检测，实现两轴高速直流电机的同步伺服控制，并把处理数据通过光电编码器通讯给STM32F407控制器，由STM32F407控制器继续处理后续的运行状态；(4)纠偏调整:根据微微鼠行走速度的不同，STM32F407控制器自动调节真空抽吸直流电机M，改变真空吸盘对地面的吸附力，改变其与地面的摩擦系数，满足其行走需要。本专利技术的有益效果是 1、在运动过程中，充分考虑了电池在这个系统中的作用，基于STM32F407+L6207D控制器时刻都在对微微鼠的运行状态进行监测和运算，由于L6207本文档来自技高网...
【技术保护点】
单核低速两轮微微鼠全数字导航伺服控制器，其特征是它包括微微鼠本体，所述微微鼠本体上集成有红外线传感器、电压传感器、锂离子电池、STM32F407控制器、三轴陀螺仪、L6207D控制芯片、分别控制左车轮和右车轮的第一永磁直流电机和第二永磁直流电机，所述红外线传感器、锂离子电池、电压传感器、三轴陀螺仪、L6207D控制芯片分别和STM32F407控制器信号连接，所述第一永磁直流电机和第二永磁直流电机分别与L6207D控制芯片信号连接，所述红外线传感器包括四个独立的红外发射管和四个与红外发射管一一对应的红外接收器，所述四个独立的红外发射管包括由位于微微鼠本体前端共线间隔设置的第一红外发射管和第二红外发射管构成的检测区域为微微鼠左右方向的水平检测组，以及分别位于左车轮和右车轮内侧的第三红外发射管和第四红外发射管构成的检测区域为微微鼠前方的垂直检测组。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张好明，林伟，
申请(专利权)人：铜陵学院，
类型：发明
国别省市：安徽;34
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