一种自动导航模块控制系统技术方案

一种自动导航模块控制系统，主要由控制核心、驱动电路、计算机和无线传输模块构成。管理计算机可以根据对探测区域内某点发生的情况进行即时反应，远程动态调度自主导航模块的位置，实现临近域的详细探测，并将探测信息无线通讯给管理计算机。该控制系统能够按照预期的设想稳定地运行，且运行过程具有较高的准确性和可靠性，更重要的是，具备了继续提高准确性和功能扩展的潜力。

An automatic navigation module control system

An automatic navigation module control system is composed of a control core, a driving circuit, a computer and a wireless transmission module. The management computer can respond instantly to the situation occurring in the detection area, and dynamically dispatch the location of the autonomous navigation module, realize the detailed detection of the neighboring area, and transmit the detection information to the management computer. The control system can run steadily according to the expected plan, and the operation process has high accuracy and reliability, and more importantly, it has the potential of continuously improving accuracy and function expansion.

【技术实现步骤摘要】
一种自动导航模块控制系统所属
本专利技术涉及一种自动导航模块控制系统，适用于机械领域。
技术介绍
极地、荒漠等地区还隐藏着许多不为人知的资源和宝藏，但是由于地理环境恶劣，科考工作困难。为了有效探测有价值的区域资源，也为了保证科研人员的安全，人们开始尝试研制可以帮助有科技工作者实地考察采集分析用的机器人，以拓展考察空问。鉴于复杂地理环境下的科考工作是一个协同的复杂系统工程，为了适应这种需求，多机协同工作的方案实现复杂探测工作。例如，当某探测点发出需要机器人探测的指令时，距离最近的机器人将及时赶到呼叫地点，尽其所能提供帮助。可见，这样的机器人在灾难救援、消防救火、危险环境人员救护等方面的作用也是显而易见的。
技术实现思路
本专利技术提出了一种自动导航模块控制系统，管理计算机可以根据对探测区域内某点发生的情况进行即时反应，远程动态调度自主导航模块的位置，实现临近域的详细探测，并将探测信息无线通讯给管理计算机。本专利技术所采用的技术方案是。所述整个系统主要由控制核心、驱动电路、计算机和无线传输模块构成。由计算机发出坐标信号，通过无线模块传输给单片机，单片机做出反应后，产生适当占空比的PWM信号，经过驱动电路放大后，使电机转动让模块产生相应动作，完成预期的目的。所述控制系统采用单片机作为自动导航模块的控制核心，能够支持模块完成前进、转弯、后退、停止等基本动作。鉴于AVR系列ATmegal6L单片机可以实现多通道PWM输出，方便地通过调节波形的占空比实现小车的调速，并可实现波特率可调的串行通讯，因此控制器选择ATmegal6L。ATmega16L具有较高容量的内部存储空间，对JTAG接口的兼容可以方便地实现硬件仿真，较大的内存容量和AD转换功能也在很大程度上简化了外部电路的设计，单周期的指令执行和片内可编程看门狗定时器也使该单片机运行更加快速和稳定。单片机的功能是接收上位机发送的坐标信号，然后控制模块移动到目标点。所述自动导航模块采用了较易实现的双电机加万向轮结构，这样选择主要是考虑到控制的方便。如果采用单电机带动后轮作为动力辅以舵机来实现转向，其实现的难度比前者要大很多。基于这样的结构，模块的控制就变得相对容易，两电机同时动作就可实现前进，左侧电机停止、右侧电机工作就可实现左转。电机停止供电即可实现停止，电机两端同时加高电压就可实现急停(一般转弯时不动的电机就处于急停状态)。所述串行通信模块采用单片机中内置的通用同步和异步串行接收器和转发器通讯，它支持全双工操作，具有较高精度的波特率发生器，数据位和校验位的设置更为灵活，同时支持奇偶校验操作和帧错误检测。该系统采用7.3728MHz的外部晶振，这样，如果采用9600的波特率，那么分频后的时问误差为零。在字节间添加了100毫秒的延迟，实现了无线模块、计算机与模块单片机之问的稳定通信。在编程中，主要应用到了USART的控制和中断方面的内容。所述控制系统采用的编译器是CodeVisionAVR，仿真器是AVRStudio。由于AVR自带的函数库功能非常强大，基于AVR提供的函数库实现了控制电机运动函数和串口通信函数的编制。VC编程采用一个简单的消息响应，在鼠标左键点击了区域内的一个点时，捕捉到这个点的坐标。由于计算机中已经存有两个模块现在的坐标，故计算机先通过运算得到哪个模块离点击点的距离较近，然后将模块标号和坐标经串口通过无线通讯模块发送出去。与此同时，界面上的小人逐渐走向点击的点，在走动的过程中不断变换姿态。两个运动模块都能接收到这些信号，它们首先判断模块标号与本模块内定的标号是否一致，如果一致，则按照预定的算法，向目标点运动。模块到达确定的位置后，给上位机发送一个完成信号，此时即可进行下一次操作。这样，就实现了最近模块的动态调度。本专利技术的有益效果是：该控制系统能够按照预期的设想稳定地运行，且运行过程具有较高的准确性和可靠性，更重要的是，具备了继续提高准确性和功能扩展的潜力。附图说明图1是本专利技术的自动导航模块的系统组成。图2是本专利技术的双电机加万向轮机械结构。图中：1为万向轮，2为左右主轮，3是自流减速电机，4和5是两层支架，下层放有电池，上层放有主控板和无线收发模块等。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。如图1，整个系统主要由控制核心、驱动电路、计算机和无线传输模块构成。由计算机发出坐标信号，通过无线模块传输给单片机，单片机做出反应后，产生适当占空比的PWM信号，经过驱动电路放大后，使电机转动让模块产生相应动作，完成预期的目的。如图2，控制系统采用单片机作为自动导航模块的控制核心，能够支持模块完成前进、转弯、后退、停止等基本动作。鉴于AVR系列ATmegal6L单片机可以实现多通道PWM输出，方便地通过调节波形的占空比实现小车的调速，并可实现波特率可调的串行通讯，因此控制器选择ATmegal6L。ATmega16L具有较高容量的内部存储空间，对JTAG接口的兼容可以方便地实现硬件仿真，较大的内存容量和AD转换功能也在很大程度上简化了外部电路的设计，单周期的指令执行和片内可编程看门狗定时器也使该单片机运行更加快速和稳定。单片机的功能是接收上位机发送的坐标信号，然后控制模块移动到目标点。,自动导航模块采用了较易实现的双电机加万向轮结构，这样选择主要是考虑到控制的方便。如果采用单电机带动后轮作为动力辅以舵机来实现转向，其实现的难度比前者要大很多。基于这样的结构，模块的控制就变得相对容易，两电机同时动作就可实现前进，左侧电机停止、右侧电机工作就可实现左转。电机停止供电即可实现停止，电机两端同时加高电压就可实现急停(一般转弯时不动的电机就处于急停状态)。基于AVR内部的定时器可实现脉宽调制（PWM）输出。电机的调速可以使用模拟量控制，但模拟量本身的抗干扰能力较差，使得控制系统的性能大打折扣。脉宽调制输出就克服了这一缺陷，它将模拟量转化为数字量，再转化为不同占空比的脉冲序列输出，其抗干扰能力较强，在实际生产中更适于长距离传输。串行通信模块采用单片机中内置的通用同步和异步串行接收器和转发器通讯，它支持全双工操作，具有较高精度的波特率发生器，数据位和校验位的设置更为灵活，同时支持奇偶校验操作和帧错误检测。该系统采用7.3728MHz的外部晶振，这样，如果采用9600的波特率，那么分频后的时问误差为零。在字节间添加了100毫秒的延迟，实现了无线模块、计算机与模块单片机之问的稳定通信。在编程中，主要应用到了USART的控制和中断方面的内容。电机的驱动方案较多，包括继电器控制，以及经典的H桥控制等等。由于采用的是频率约为1kHz的PWM波形输出，故不能使用继电器控制。直接用H桥控制理论上可以实现对脉宽调制的支持，但电路较为复杂，且稳定性较差。而且模块体积、质量都较小，所用到的减速电机功率也很小，驱动电流并不大。最终选择了L298N作为驱动电路的核心。L298N内部也是基于H桥原理，它可以实现双通道，大电流控制，且电路的稳定性较好。内部有两组H桥，可以控制两个电机。In1,In2是控制信号输入端，接单片机的相应管脚，OUT1和OUT2是功率信号输出端，可以直接连接到电机，图中最下方的两个电阻的理论值是20Ω，实际使用中，为了简化电路设计，可以直接用一根导线代替。控制系统采本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自动导航模块控制系统，其特征是：所述整个系统主要由控制核心、驱动电路、计算机和无线传输模块构成，由计算机发出坐标信号，通过无线模块传输给单片机，单片机做出反应后，产生适当占空比的PWM信号，经过驱动电路放大后，使电机转动让模块产生相应动作，完成预期的目的。

【技术特征摘要】
1.一种自动导航模块控制系统，其特征是：所述整个系统主要由控制核心、驱动电路、计算机和无线传输模块构成，由计算机发出坐标信号，通过无线模块传输给单片机，单片机做出反应后，产生适当占空比的PWM信号，经过驱动电路放大后，使电机转动让模块产生相应动作，完成预期的目的。2.根据权利要求1所述的一种自动导航模块控制系统，其特征是：所述控制系统采用单片机作为自动导航模块的控制核心，能够支持模块完成前进、转弯、后退、停止等基本动作。3.根据权利要求1所述的一种自动导航模块控制系统，其特征是：所述自动导航模块采用了较易实现的双电机加万向轮结构，基于这样的结构，模块的控制就变得相对容易，两电机同时动作就可...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵俭，
申请(专利权)人：赵俭，
类型：发明
国别省市：辽宁,21