本发明专利技术公开了一种四轮双核中速灭火机器人伺服控制器，包括：供电装置、STM32F407芯片、MC5X000芯片、传感组件、三轴加速度计传感器、陀螺仪和电机组件，所述供电装置电性连接所述STM32F407芯片和所述MC5X000芯片，所述STM32F407芯片通讯连接所述MC5X000芯片且使能所述MC5X000芯片。通过上述方式，本发明专利技术四轮双核中速灭火机器人伺服控制器通过陀螺仪和加速度传感器实时反馈速度和加速度信号，控制器通过积分得到机器人的位置信号，基于直流电机的真空吸附技术消除了机器人行走打滑现象的发生结构新颖、控制简单、速度提升、节省空间、调速平稳、抗干扰能力强、稳定性高，在四轮双核中速灭火机器人伺服控制器的普及上有着广泛的市场前景。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及机器人控制器领域，特别是涉及一种四轮双核中速灭火机器人伺服控制器。
技术介绍
灭火机器人是一中模拟现实生活中人类发现有害火源并能够自动熄灭火源的一种新型智能机器人。一般情况下，比赛型灭火机器人能够在一间平面结构房子模型里运动，在操作规则指导下以最短的时间找到代表火源的一根蜡烛并将它熄灭。模拟现实家庭中机器人处理火警的过程。蜡烛代表家里燃起的火源，机器人必须找到并熄灭火源。蜡烛火焰的底部将离地面15?20cm高。蜡烛是直径l-2cm的白蜡烛。蜡烛火焰的确切高度和尺寸是不确定的、变化的，而且由蜡烛条件和周围的环境所决定。蜡烛将随机地放在比赛场地的一个房间里，比赛开始后不管火焰具体是什么尺寸，都要求机器人能发现蜡烛。在真正的比赛中，为了加大比赛难度，比赛场地被分为n*n格的标准模式，最常采用的是8*8格的均匀模式，其比赛场地二维结构如图2所示，灭火机器人将在64格房间里寻找火源并熄灭。在图2的二维搜寻火源地图中，墙的材料是木质一般且可以反光，每块挡墙的长度为60cm长，高度在27-34cm。比赛场地地面是光滑的，场地的地板是黑色的。场地上的任意缝隙都刷成黑色。场地的缝隙不超过5_。一些机器人可能用泡沫，粉末或者其他的物质来熄灭蜡烛的火焰。由于每一个机器人比赛后清洗场地的好坏直接影响到地面情况，故地面不保证在整个比赛过程中都保持绝对黑色。一旦启动，灭火机器人必须在没有人的干预下自己控制导航，而非人工控制，为了考验灭火机器人在搜寻火源过程中的稳定性，其不可以碰撞或接触墙壁，否则将被受到处罚。一台完整的灭火机器人大致分为以下几个部分: O电机:执行电机是灭火机器人的动力源，它根据微处理器的指令来执行灭火机器人在二维平面上行走的相关动作。2)算法:算法是灭火机器人的灵魂。灭火机器人必须采用一定的智能算法才能准确快速的从一个房间格到达另外一格房间格的运动，然后发现火源，并开启自身携带的干冰控制器，扑灭火源。3)微处理器:微处理器是灭火机器人的核心部分，是灭火机器人的大脑。灭火机器人所有的信息，包括房间墙壁信息，火源位置信息，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。灭火机器人结合了多学科知识，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。国内研发此机器人的单位较多，但是研发的机器人比较落后，研发的灭火机器人结构如图1，长时间运行发现存在着很多安全问题，即: (I)作为灭火机器人的执行机构采用的多是步进电机，经常会遇到丢失脉冲造成电机失步现象发生，导致对位置的记忆出现错误，灭火机器人无法寻求到火源，或者是灭火后机器人无法回到起始点。(2)由于采用步进电机，使得机体发热比较严重，有的时候需要进行加装散热装置，使得机器人整体重量增加。( 3 )由于采用步进电机，使得系统一般不适合在速度较高的场合运行，高速运动时容易产生振动，有时候可能会接触墙壁，导致寻找火源失败。(4)由于灭火机器人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灭火机器人快速启动和停止的要求。(5)相对采用的都是一些体积比较大的插件元器件，使得灭火机器人控制系统占用较大的空间，重量相对都比较重。(11)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，引起灭火机器人失控，抗干扰能力较差。(7)对于两轮灭火机器人寻找火源过程来说，一般要求其两个电机的PffM控制信号要同步，由于受单片机计算能力的限制，单一单片机伺服系统很难满足这一条件，使得灭火机器人行走导航很难控制，特别是对于快速行走时情况更糟糕。(8)由于采用两个动力轮驱动，为了满足快速搜寻火源时的加速和减速，使得单个驱动电机的功率较大，不仅占用的空间较大，而且有时候在一些相对需求能量较低的状态下造成“大马拉小车”的现象出现，不利于灭火机器人系统能源的节省。(9)基于单核控制的灭火机器人，特别是对于多轮控制的灭火机器人，由于单核处理器处理的算法较多，运算速度不是很快，不利于机器人高速运转。相对于两轮承载结构，四轮结构具有承载能力更强、移动速度快、控制性能优异、工作效率高等优点。为了能够更好的提高灭火机器人对复杂环境的适应能力，可用四轮结构替代原有的两轮结构，因此，需要对现有的基于单片机控制的两轮灭火机器人控制器进行重新设计，寻求一种经济适用的能够在现实中的使用多核中速四轮灭火机器人伺服系统。
技术实现思路
本专利技术主要解决的技术问题是提供一种四轮双核中速灭火机器人伺服控制器，在基于STM32F407的控制器中引入精密运动控制专用芯片MC58113，形成基于STM32F407+专用运动控制芯片的全新双核控制器，引入真空吸附技术，同时引入加速度计传感器和陀螺仪进行二次姿态校正，充分考虑电池在这个系统的作用，把控制系统中工作量最大的五轴伺服系统交给MC58113处理，充分发挥MC58113作为伺服控制器的优点和STM32F407数据处理速度相对较快的特点，把STM32F407从复杂的五轴伺服控制中解脱出来，实现人机界面、房间读取、房间存储、坐标定位等简单功能，在四轮双核中速灭火机器人伺服控制器的普及上有着广泛的市场前景。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种四轮双核中速灭火机器人伺服控制器，包括:供电装置、STM32F407芯片、MC5X000芯片、传感组件、三轴加速度计传感器、陀螺仪和电机组件，所述供电装置电性连接所述STM32F407芯片和所述MC5X000芯片，所述STM32F407芯片通讯连接所述MC5X000芯片且使能所述MC5X000芯片，所述传感组件、所述三轴加速度计传感器和所述陀螺仪均通讯连接所述MC5X000芯片，所述三轴加速度计传感器和所述陀螺仪为所述MC5X000芯片实时提供灭火机器人的加速度和速度反馈，所述MC5X000芯片通过积分得到灭火机器人的位置信号以便进行位置补偿，所述MC5X000芯片的输出端通讯连接并驱动控制所述电机组件，所述电机组件包括微型电机，所述微型电机连接有真空抽吸装置和微型真空吸盘，所述微型电机通过所述真空抽吸装置抽吸所述微型真空吸盘内的空气，使所述微型真空吸盘产生内外压力差形成负压，以增加吸附能力、防止打滑。在本专利技术一个较佳实施例中，所述供电装置为锂电池。在本专利技术一个较佳实施例中，所述传感组件包括第一传感器、第二传感器、第三传感器、第四传感器、第五传感器、第六传感器和光电传感器，所述第一传感器、第二传感器、第三传感器、第四传感器、第五传感器、第六传感器均为超声波传感器。在本专利技术一个较佳实施例中，所述第一传感器与所述第六传感器配合使用感应判断前方的障碍，所述第二传感器与所述第三传感器配合使用感应判断左方的障碍，所述第四传感器与所述第五传感器配合使用感应判断右方的障碍，所述第二传感器与所述第三传感器在不同位置精确测量到房间左侧从有挡墙到无挡墙或者无挡墙到有挡墙的变化，所述第四传感器与所述第五传感器在不同位置精确测量到房间右侧从有挡墙到无挡墙或者无挡墙到有挡墙的变化，并将所述信号传送至所述MC5X000芯片进行精确补偿。在本专利技术一个较佳实施例中，所述电机组件还包括前左轮电机、前右轮电机、后左轮电机和后右轮电机，所述前左轮电机、前右轮电机、后左本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种四轮双核中速灭火机器人伺服控制器，其特征在于，包括：供电装置、STM32F407芯片、MC5X000芯片、传感组件、三轴加速度计传感器、陀螺仪和电机组件，所述供电装置电性连接所述STM32F407芯片和所述MC5X000芯片，所述STM32F407芯片通讯连接所述MC5X000芯片且使能所述MC5X000芯片，所述传感组件、所述三轴加速度计传感器和所述陀螺仪均通讯连接所述MC5X000芯片，所述三轴加速度计传感器和所述陀螺仪为所述MC5X000芯片实时提供灭火机器人的加速度和速度反馈，所述MC5X000芯片通过积分得到灭火机器人的位置信号以便进行位置补偿，所述MC5X000芯片的输出端通讯连接并驱动控制所述电机组件，所述电机组件包括微型电机，所述微型电机连接有真空抽吸装置和微型真空吸盘，所述微型电机通过所述真空抽吸装置抽吸所述微型真空吸盘内的空气，使所述微型真空吸盘产生内外压力差形成负压，以增加吸附能力、防止打滑。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张好明，刘增量，
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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