新型電腦鼠軟、硬件系統(tǒng)的優(yōu)化.pdf

1、目前，智能機器人成為各國重點發(fā)展的熱點領域，研究十分活躍。在我國，機器人產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為政府重點培植的下一個新型高科技產(chǎn)業(yè)，成為我國加快新一輪經(jīng)濟結構調整和產(chǎn)業(yè)升級的重要方向和支撐。在高校，學生對智能機器人的研究和開發(fā)，不但可以提高學生多學科交叉應用的能力，而且能夠培養(yǎng)學生對系統(tǒng)的整體認知以及對全局的整體規(guī)劃能力。
　　本文主要研究和設計了一種智能迷宮機器人——電腦鼠，它是一種針對國際IEEE標準電腦鼠競賽而設計的超小型智能機器人。本

2、文對原有電腦鼠的軟、硬件系統(tǒng)進行了整體優(yōu)化和重新設計，通過改善系統(tǒng)結構、提升系統(tǒng)信息處理能力、改進電機控制算法、增加冗余檢測信息、優(yōu)化數(shù)據(jù)處理方式等手段，實現(xiàn)新型電腦鼠系統(tǒng)在迷宮中的更快更穩(wěn)定運行。
　　目前，電腦鼠機器人大多采用結構簡單的單處理器設計方案，因此不能在全局層面上同時兼顧電腦鼠高機動性、高穩(wěn)定性和復雜上層算法的系統(tǒng)實現(xiàn)。本文提出了一種緊湊雙層板+雙ARM處理器的全新系統(tǒng)結構，能夠有效提高新系統(tǒng)對上層和底層的同步處理能

3、力，包括高效運行涉及全局路徑規(guī)劃的上層復雜算法，快速采集和準確處理傳感器的檢測數(shù)據(jù)，穩(wěn)定控制底層電機的動作執(zhí)行等。
　　相較于絕大多數(shù)方案中所選用的步進電機和直流電機，本文采用的空心杯電機有效提升了電腦鼠的機動性能，加速、轉向和制動效果明顯。同時，原有電腦鼠系統(tǒng)的底層控制和數(shù)據(jù)處理方法都已無法保障新系統(tǒng)的快速、可靠運行，因此，本文首先針對性的設計了空心杯電機的編碼反饋和紅外反饋控制算法;其次，本文對紅外模塊的分布進行了優(yōu)化，并改進

4、了紅外數(shù)據(jù)的處理方式，使擋板距離的檢測精度優(yōu)于2mm，有效保障了紅外反饋算法的控制效果;最后，為了提升高速下系統(tǒng)控制的可靠性，新系統(tǒng)增加了陀螺儀模塊，并結合多傳感器信息融合思想提出了轉向過程中編碼器與陀螺儀的數(shù)據(jù)融合方法。
　　新型電腦鼠系統(tǒng)需要將獨立的上層和底層處理模塊融合為一體，因此，本文在最后對雙ARM之間的信息交互方式進行了設計，介紹了新型電腦鼠雙ARM通信的格式及其實現(xiàn)方法，經(jīng)過大量實踐驗證，該通信方法能夠充分滿足系統(tǒng)在