吸尘机器人控制系统设计

　　引言

　　随着人口的老龄化和社会福利制度的完善，导致劳动力成本的急剧上升，一些简单的重复性的体力劳动为服务机器人提供了广阔的市场。清洁机器人是服务机器人的一种，可以代替人进行清扫房间、车间、墙壁等。提出一种应用于室内的移动清洁机器人的设计方案。其具有实用价值。室内清洁机器人的主要任务是能够代替人进行清扫工作，因此需要有一定的智能。清洁机器人应该具备以下能力：能够自我导航，检测出墙壁，房间内的障碍物并且能够避开;能够走遍房间的大部分空间，可以检测出电池的电量并且能够自主返回充电，同时要求外形比较紧凑，运行稳定，噪音小;要具有人性化的接口，便于操作和控制。结合清洁机器人主要功能探讨其控制系统的硬件设计。

　　1测控系统及功能

　　为了使吸尘机器人运动更加流畅，防止出现卡死的现象，把吸尘机器人外观设计成扁圆柱形的，扁圆形的设计可以使其自由进入沙发、床和家具底下，把一些边角都能够清扫干净。与地面平行的圆形底盘由三个轮子共同支撑，左右两侧的为驱动轮，分别由两个微型直流电机直接驱动，前面的支撑轮为万向轮。机器人的这种外形和车轮布局可使其方便地实现原地转弯，大大提高了行走的灵巧性，这在空间范围较小的地方更为突出。采用碰撞、超声波和红外传感器组成多传感器系统，在机器人的上方装有红外接收装置;在机器人的底部边缘.每隔45°装有接近传感器，用来检测台阶，防止跌落;在机器人的前方装有碰撞传感器，前方和左右装有超声波传感器，用来检测周围环境。机器人上装有电源管理系统，如果电压过低会停止清扫，并且去自动充电。

　　1.1微控制器

　　传统的微处理器如51系列虽然开发周期短，成本低，但其实时性不好，难以实现复杂的控制算法;另外，增加的外围电路数据转换速度慢，使机器人的性能得不到充分的发挥。高速DSP的出现虽然使得系统模块化和全数字化，但其开发成本高。与DSP具有同等性能的ARM微处理器资源丰富，具有很好的通用性，其主要技术优点是高性能，低价格，低功耗，广泛地应用于各个领域，因此将ARM应用于机器人控制系统不失为一种好的策略。LPC2210是飞利浦带有一个支持实时仿真和跟踪的ARM7TDMI-S微处理器，其采用3级流水线技术，能够并行处理指令。由于具有非常小的尺寸和极低的功耗，多个32位定时器、PWM输出和32个GPIO使它特别适用于工业控制和小型机器人系统，满足了机器人对控制器运算速度的要求。以LPC2210为核心。设计结构简单，性能稳定的清洁机器人车体系统。