基于双核两轮微电脑鼠及其超快速探索控制器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种基于双核两轮微电脑鼠及其超快速探索控制器，所述探索控制器包括ARM处理器、FPGA处理器、蔽障传感器、两个运动驱动单元和两个电机，所述ARM处理器与每一个蔽障传感器电性连接以接收信号判断前方或两侧是否有障碍物，所述ARM处理器与所述FPGA处理器电性连接以控制所述FPGA处理器工作，所述FPGA处理器分别与每一个所述运动驱动单元电性连接以控制所述运动驱动单元工作，每一个所述运动驱动单元与一个所述电机电性连接以控制所述电机工作。本实用新型专利技术同时采用双核协同工作，每个控制芯片的工作量相对较小，有效地防止了程序跑飞，增强了抗干扰能力；避免产生大电流，运算精度较高，性能较稳定。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术公开了一种基于双核两轮微电脑鼠及其超快速探索控制器，所述探索控制器包括ARM处理器、FPGA处理器、蔽障传感器、两个运动驱动单元和两个电机，所述ARM处理器与每一个蔽障传感器电性连接以接收信号判断前方或两侧是否有障碍物，所述ARM处理器与所述FPGA处理器电性连接以控制所述FPGA处理器工作，所述FPGA处理器分别与每一个所述运动驱动单元电性连接以控制所述运动驱动单元工作，每一个所述运动驱动单元与一个所述电机电性连接以控制所述电机工作。本技术同时采用双核协同工作，每个控制芯片的工作量相对较小，有效地防止了程序跑飞，增强了抗干扰能力；避免产生大电流，运算精度较高，性能较稳定。【专利说明】基于双核两轮微电脑鼠及其超快速探索控制器
本技术涉及微型机器人领域，尤其涉及一种基于双核两轮微电脑鼠及其超快速探索控制器。
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，由其原理可以转化为多种实际的工业机器人，近几年内才引进国内，并逐渐成为一个新兴的竞赛项目。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。一只优秀的微电脑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，一只完整的微电脑鼠在大体分为以下几个部分:I)传感器:传感器是微电脑鼠的眼睛，是微电脑鼠准确获取外部环境信息的依据，然后把外界信息输送到微处理器进行各种条件判断。2)电机:执行电机是微电脑鼠的动力源，它根据微处理器的指令来执行微电脑鼠在迷宫中行走时的相关动作。3)算法:算法是微电脑鼠的灵魂。微电脑鼠必须采用一定的智能算法才能找到终点，才能找到一条最短的路径，在最短的时间内到达终点。4)微处理器:微处理器是微电脑鼠的核心部分,是微电脑鼠的大脑。微电脑鼠所有的信息，包括墙壁信息，位置信息，角度信息和电机状态信息等都需要经过微处理器处理并做出相应的判断。微电脑鼠结合了多学科知识，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。另外电脑鼠走迷宫极具趣味性，容易得到学生的认同及参与，并能很好的激发和引导学生这方面的兴趣和爱好。其开展必然提升参赛者在相关领域的技术水平和应用能力，为技术创新提供平台。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。由于国内研发此机器人的单位较少，对国际规则读取水平较低，相对研发水平比较落后，研发的微电脑鼠结构如图1，长时间运行发现存在着很多安全问题，即:(I)作为微电脑鼠的眼睛采用的是超声波或者是一般的红外传感器，使得微电脑鼠对周围迷宫的探索存在一定的误判。(2)作为微电脑鼠的执行机构采用的是步进电机，经常会遇到丢失脉冲的问题出现，导致对位置的记忆出现错误。(3)由于采用步进电机，使得机体发热比较严重，不利于在大型复杂迷宫中探索和冲刺。(4)由于采用比较低级的算法，在迷宫当中的探索一般都要花费4?5分钟的时间，这使得在真正的大赛中无法取胜。(5)由于微电脑鼠要频繁的刹车和启动，加重了单片机的工作量，单一的单片机无法满足微电脑鼠快速启动和停止的要求。(6)相对采用的都是一些体积比较大的插件元器件，使得微电脑鼠的体积比较庞大，无法满足快速探索的要求。(7)由于受周围环境不稳定因素干扰，单片机控制器经常会出现异常，引起微电脑鼠失控，抗干扰能力较差。(8)对于差速控制的微电脑鼠来说，一般要求其两个电机的控制信号要同步，但是对于单一单片机来说又很难办到，使得微电脑鼠在直道上行驶的时候要来回的补偿，而且有的时候在迷宫当中摇摆幅度较大，特别是对于快速探索时。(9)由于受单片机容量和算法影响，微电脑鼠对迷宫的信息没有存储，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。因此，需要对现有的基于单片机控制的微电脑鼠控制器进行重新设计。
技术实现思路
本技术主要解决的技术问题是提供一种基于双核两轮微电脑鼠超快速探索控制器，本技术同时采用双核协同工作，每个控制芯片的工作量相对较小，有效地防止了程序跑飞，增强了抗干扰能力；避免产生大电流，运算精度较高，性能较稳定。为解决上述技术问题，本技术采用的一个技术方案是:提供一种基于双核两轮微电脑鼠超快速探索控制器，应用于两轮微电脑鼠中，所述探索控制器包括ARM处理器、FPGA处理器、蔽障传感器、两个运动驱动单元和两个电机，所述ARM处理器与每一个所述蔽障传感器电性连接以接收信号判断前方或两侧是否有障碍物，所述ARM处理器与所述FPGA处理器电性连接以控制所述FPGA处理器工作并与FPGA处理器之间传输数据信息，所述FPGA处理器分别与每一个所述运动驱动单元电性连接以控制所述运动驱动单元工作，每一个所述运动驱动单元与一个所述电机电性连接以控制所述电机工作，所述电机为高速直流电机。在本技术一个较佳实施例中，所述探索控制器进一步包括上位机控制单元，所述上位机控制单元与所述ARM处理器电性连接，所述上位机控制单元包括迷宫读取单元、坐标定位单元和在线输出单元。在本技术一个较佳实施例中，所述蔽障传感器的数量大于等于6个。在本技术一个较佳实施例中，所述蔽障传感器包括红外发射器和红外接收器。在本技术一个较佳实施例中，所述红外发射器的型号为0PE5594A，所述红外接收器的型号为TSL262。在本技术一个较佳实施例中，两个所述红外发射器的信号发射方向与所述两轮微电脑鼠的运动方向相同，两个所述红外发射器的信号发射方向相反且垂直于所述两轮微电脑鼠的运动方向，两个所述红外发射器的信号发射方向关于所述两轮微电脑鼠的运动方向对称且与所述两轮微电脑鼠的运动方向成45°夹角，其它所述红外发射器的信号发射方向与所述两轮微电脑鼠的运动方向的夹角为锐角。本技术还提供一种两轮微电脑鼠，包括所述探索控制器，所述探索控制器包括ARM处理器、FPGA处理器、蔽障传感器、两个运动驱动单元和两个电机，所述ARM处理器与每一个所述蔽障传感器电性连接以接收信号判断前方或两侧是否有障碍物，所述ARM处理器与所述FPGA处理器电性连接以控制所述FPGA处理器工作并与FPGA处理器之间传输数据信息，所述FPGA处理器分别与每一个所述运动驱动单元电性连接以控制所述运动驱动单元工作，每一个所述运动驱动单元与一个所述电机电性连接以控制所述电机工作，所述电机为高速直流电机，所述两轮微电脑鼠进一步包括壳体和两个车轮，所述壳体两侧分别设置一个所述车轮，所述壳体内部设置所述探索控制器。在本技术一个较佳实施例中，每一个所述车轮与一个所述电机连接，每一个电机的转轴上设置光电编码器。在本技术一个较佳实施例中，所述两轮微电脑鼠进一步包括两个陀螺仪，每一个所述陀螺仪与一个所述车轮的转轴连接。在本技术一个较佳实施例中，所述两轮微电脑鼠进一步包括电压传感器和光电补偿传感器，所述电压传感器和光电补偿传感器分别与所述ARM处理器电性连接。本技术的有益效果是: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ARM9+FPGA控制器时刻都在对小车的运行状态进行监测和运算，避免了大电流的产生，所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于双核两轮微电脑鼠超快速探索控制器，应用于两轮微电脑鼠中，其特征在于，所述探索控制器包括ARM处理器、FPGA处理器、蔽障传感器、两个运动驱动单元和两个电机，所述ARM处理器与每一个所述蔽障传感器电性连接以接收信号判断前方或两侧是否有障碍物，所述ARM处理器与所述FPGA处理器电性连接以控制所述FPGA处理器工作并与FPGA处理器之间传输数据信息，所述FPGA处理器分别与每一个所述运动驱动单元电性连接以控制所述运动驱动单元工作，每一个所述运动驱动单元与一个所述电机电性连接以控制所述电机工作，所述电机为高速直流电机。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张好明，王应海，
申请(专利权)人：苏州工业园区职业技术学院，
类型：新型
国别省市：江苏;32