摘  要: 針對移動機器人控制系統(tǒng)設(shè)計和開發(fā)要求的復(fù)雜性， 從成本低、易開發(fā)、易調(diào)試和高集成性的角度出發(fā)， 提出了一種基于微處理機控制單元(MCU )和復(fù)雜可編程邏輯器件( CPLD )的智能移動機器人控制系統(tǒng)設(shè)計。給出了自動避障、電機驅(qū)動控制、紅外遙控等關(guān)鍵功能的設(shè)計實現(xiàn)方法， 著重對基于CPLD 的超聲波檢測模塊、紅外編碼模塊、壁障模糊控制器的設(shè)計等進行了詳細的論述。同時， 還給出了系統(tǒng)主程序和超聲測距子程序軟件設(shè)計流程。實踐結(jié)果表明， 該移動機器人控制系統(tǒng)可使硬件結(jié)構(gòu)大大簡化， 并具有功能豐富、集成度高、性價比高等特點。

　　0  引  言

　　近幾年來， 移動機器人研究技術(shù)取得了很大進展，許多科研成果被應(yīng)用到實際產(chǎn)品中， 同時， 對于機器人的部分  控制器的選擇也從傳統(tǒng)的單片機發(fā)展到DSP及嵌入式微處理器ARM。隨著技術(shù)的發(fā)展， 單片機的集成度也越來越高， 而對于一些干擾源較少、環(huán)境適宜的工作場合， 比如居家、寫字樓等， 使用單片機作為主控制器， 在開發(fā)成本和調(diào)試方面都有一定的優(yōu)勢;另外， 考慮到機器人底層控制系統(tǒng)外圍電路的復(fù)雜和單片機資源有限， 采用CPLD 作為外部擴展芯片， 可以靈活設(shè)計與外圍器件接口電路。

　　針對機器人控制系統(tǒng)設(shè)計和開發(fā)要求的復(fù)雜性， 筆者從成本低、易開發(fā)、易調(diào)試和高集成性的角度出發(fā)， 提出一種基于MCU和CPLD設(shè)計智能移動機器人。

　　1  移動機器人的車體結(jié)構(gòu)

　　考慮到移動機器人靈活性和穩(wěn)定性， 本研究采用4 輪圓底盤結(jié)構(gòu)， 驅(qū)動輪處于車身左右兩側(cè)， 前后兩個萬向輪作為從動輪， 主要起支撐作用， 能實現(xiàn)轉(zhuǎn)彎半徑的化， 即原地轉(zhuǎn)圈 。每個驅(qū)動輪由一微型步進電機驅(qū)動。

　　根據(jù)移動機器人功能， 可以把整個系統(tǒng)分成3個功能層: 控制及顯示層、傳感測量層和電機驅(qū)動層。機器人車體結(jié)構(gòu)總體方案設(shè)計如圖1所示。

圖1  移動機器人車體結(jié)構(gòu)設(shè)計簡圖

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參考文獻:

[1]. CPLD  datasheet http://m.58mhw.cn/datasheet/CPLD+_1136600.html.