单核低速两轮微微鼠探索控制器制造技术

本发明专利技术公开了单核低速两轮微微鼠探索控制器，包括STM32F4控制器、L6207D芯片、电池、第一传感器、第二传感器、第三传感器、第四传感器、陀螺仪、第一电机、第二电机、第三电机、真空装置和陀螺仪，STM32F4控制器与L6207D芯片信号连接，其中两个传感器信号发射方向与车轮行进方向相同、另外两个传感器信号发射方向与车轮行进方向间有一定夹角，陀螺仪与STM32F4控制器信号连接，三个电机中的其中两个电机分别与两轮微微鼠的两个车轮一一对应连接、另一个电机与真空装置连接。采用了这个结构后，提高了运算速度，时刻对微微鼠探寻迷宫时的运行状态进行监测和运算，自动调节真空装置对地面的吸附能力，彻底消除了微微鼠在复杂迷宫高速探索时的打滑现象。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种微微鼠(PIC0M0USE)自动控制系统，属于微型迷宫机器人领域。
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，图2中便是微电脑鼠求解的迷宫中的一种。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比蹇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RS-232串口或者是USB等接口读取存储信息。微微鼠在迷宫中探索迷宫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，有良好的行走能力，优秀的智能算法，否则将无法完成援直任务。微微鼠探索迷宫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，并且微微鼠速宣迷宣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。微微鼠求解迷宫是国际新兴的一门技术，由于微微鼠探索迷宫技术的难度较高以及迷宫设计的复杂性，导致国内还没有研发此机器人的单位。如果认为微微鼠只是微电脑鼠的简单拷贝，按照微电脑鼠技术来设计微微鼠，在实践中发现设计出的微微鼠存在下列问题:1、由于求解迷宫数目的大量增加，原有的微电脑鼠求解迷宫技术无法用于微微鼠求解现有的复杂迷宫。2、由于微微鼠的尺寸相较于微电脑鼠的尺寸大幅减少，如果微微鼠采用图1中撤电脑鼠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。3、基于轮式的微微鼠只能被动的适应迷宫地面的打滑程度，随着微微鼠探索速度的提高，其打滑概率也极大增加，导致求解迷宫失败。4、由于微电脑鼠伺服系统采用的都是比较低级的算法，如果直接将这些算法套用在微微鼠上，使得微微鼠在迷宫当中的探索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，使得微微鼠相较于微电脑鼠单格运行的距离减少，频繁的刹车和启动加重了单片机的工作暈，采用单片机技术的微微鼠已经无法满足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PWM控制信号要同步，受计算能力的限制单片机伺服系统很难满足这一条件，微微鼠在直道探索时不能准确的行走在中线上，在高速探索时很容易撞到迷宫挡墙，导致探索任务失败。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、微微鼠在迷宫探索时，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、微微鼠在探索过程中，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
本专利技术的目的是借助现有的先进控制技术以及先进控制芯片提供一种单核低速两轮微微鼠探索控制器，满足初级者学习等方面的需要且解决现有技术中的诸多问题。本专利技术采用的技术方案是:单核低速两轮微微鼠探索控制器，包括STM32F4控制器、L6207D芯片、电池、第一传感器S1、第二传感器S2、第三传感器S5、第四传感器S6、陀螺仪G1、第一电机X、第二电机Y、第三电机M、真空装置和陀螺仪Gl，STM32F4控制器与L6207D芯片信号连接，第一传感器S1、第二传感器S2、第三传感器S5和第四传感器S6均位于两轮微微鼠上表面的一侧、其中两个传感器信号发射方向与车轮行进方向相同、另外两个传感器信号发射方向与车轮行进方向间有一定夹角，所述陀螺仪G1与STM32F4控制器信号连接、当微微鼠使用时所述STM32F4控制器控制陀螺仪处于开启状态且STM32F4控制器对陀螺仪的角度数据进行监测、根据预设的直行或转弯时的角度数据与陀螺仪实际数据做出比较、实现微微鼠运动方向的校正，所述三个电机中的其中两个电机分别与两轮微微鼠的两个车轮一一对应连接、另一个电机与真空装置连接，L6207D芯片与两个车轮所对应的两个电机信号连接，与真空装置连接的电机与STM32F4控制器信号连接。作为本专利技术的进一步改进，第一传感器S1的传感器信号发射方向与第二传感器S2的传感器信号发射方向间的夹角大于等于75°且小于等于90°、第三传感器S5、第四传感器S6的传感器信号发射方向间的夹角大于等于75°且小于等于90°。作为本专利技术的进一步改进，与两个车轮对应的两个电机为第一电机X、第二电机Y，第一电机X、第二电机Y均为永磁直流电机，驱动真空装置的电机为第三电机M且第三电机为直流电机。作为本专利技术的进一步改进，所述的STM32F4控制器为STM32F407控制器，第一传感器S1、第二传感器S2、第三传感器S5和第四传感器S6均包括红外发射传感器0PE5594A和红外接收器TSL262。本专利技术还公开了单核低速两轮微微鼠探索控制器的控制方法，包括以下步骤:准备阶段:打开微微鼠电源，微微鼠进入自锁状态，设定起点坐标与终点坐标并等待探索命令；启动阶段:把微微鼠放在迷宫起点，接受探索命令，STM32F4控制器首先开启与真空装置连接的电机、通过真空装置使得微微鼠对地面具有一定的吸附力，真空装置开启后STM32F4控制器将控制信号发送至L6207D芯片，L6207D芯片控制与两个车轮所对应的两个电机启动并将信号回馈，STM32F4控制器根据L6207D芯片的回馈数据调整与真空装置连接的电机、使得微微鼠对地面的吸附力能够适应微微鼠的速度，与两个车轮所对应的两个电机启动的同时第一传感器S1、第二传感器S2、第三传感器S5和第四传感器S6启动从而对迷宫挡墙进行探测，STM32F4控制器控制陀螺仪处于开启状态且STM32F4控制器对陀螺仪的角度数据进行监测；探索阶段:第一传感器S1、第二传感器S2、第三传感器S5和第四传感器S6对迷宫周边环境进行判断并记录储存当前迷宫挡墙信息，陀螺仪记录微微鼠的运动加速度、速度和位置，STM32F4控制器根据信号储存微微鼠当前运动加速度、速度和位置并把向前运动一格的位置参数送给STM32F4，STM32F4控制器根据挡墙的状态、位置坐标和速度值调节与两个车轮所对应的两个电机、使得微微鼠直行或利用两轮间的速度差实现转弯，当微微鼠运动一格距离到达新地址时，STM32F4处理器将更新坐标，判断其坐标是不是终点，如果不是将继本文档来自技高网...

【技术保护点】
单核低速两轮微微鼠探索控制器，其特征在于包括STM32F4控制器、L6207D芯片、电池、第一传感器（S1）、第二传感器（S2）、第三传感器（S5）、第四传感器（S6）、陀螺仪（G1）、第一电机（X）、第二电机（Y）、第三电机（M）、真空装置和陀螺仪（G1），STM32F4控制器与L6207D芯片信号连接，第一传感器（S1）、第二传感器（S2）、第三传感器（S5）和第四传感器（S6）均位于两轮微微鼠上表面的一侧、其中两个传感器信号发射方向与车轮行进方向相同、另外两个传感器信号发射方向与车轮行进方向间有一定夹角，所述陀螺仪（G1）与STM32F4控制器信号连接、当微微鼠使用时所述STM32F4控制器控制陀螺仪处于开启状态且STM32F4控制器对陀螺仪的角度数据进行监测、根据预设的直行或转弯时的角度数据与陀螺仪实际数据做出比较、实现微微鼠运动方向的校正，所述三个电机中的其中两个电机分别与两轮微微鼠的两个车轮一一对应连接、另一个电机与真空装置连接, L6207D芯片与两个车轮所对应的两个电机信号连接，与真空装置连接的电机与STM32F4控制器信号连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张好明，郑洲，
申请(专利权)人：铜陵学院，
类型：发明
国别省市：安徽;34