基于移动机器人无线实时反馈控制系统的设计

　　机器人技术是当今科学技术发展的前沿学科。移动机器人是机器人研究领域中的一个重要分支，它集人工智能、控制理论、信息处理、图像处理等专业技术于一体，跨计算机、自动控制、通信、机械、电子等多学科，成为当前智能机器人研究的重点之一。如何方便、快捷、廉价地控制移动机器人，己经成为机器人技术的一个突出问题。在当前的控制领域中，无线控制技术已经成为一种重要而便利的控制技术。美国、日本、德国以及包括中国在内的很多国家都对机器人的无线控制技术这一课题进行了研究并取得了一定的成果。本文研究的重点是无线反馈控制系统的设计，通过PC机、无线通信模块和机器人构成的反馈系统，成功地实现了PC机对机器人的无线实时反馈控制[1-2]。

　　1 机器人平台

　　本实验所采用的移动机器人是上海广茂达公司生产的AS-U32能力风暴机器人,该机器人是AS-UⅡ的升级版，主要升级部件是微控制器，AS-UⅡ使用的是Motorola公司的单片机68HC11，而AS-U32使用的是飞利浦公司的RAM7 LPC2103，这使得机器人有更强大的处理功能。AS-U32有如下特点：

　　(1)自主轮式移动机器人，是一个对外界环境高度开放的智能系统。它采用左右两轮驱动，前后两轮随动。驱动方式采用的是差动驱动方式，即2个有差异的或独立的运动合成为1个运动。当把2个电机的运动合成为1个运动时，则为差动驱动。如让机器人走直线，左右两个轮的速度必须相等;让机器人走弧线时，左右两个轮子的速度必须不相等。

　　(2)机器人带有专用的软件开发环境，即图形化交互式的C语言(简称VJC)。VJC由两部分组成:编译环境(包含交互式命令行编辑和调试功能)和机器人操作系统。VJC实现了C 语言的一个子集, 它包括控制语句(for,while, if else)局部变量和全局变量、数组、指针、结构体、16位和32 位整数、32 位浮点数。VJC 的一大优点是支持多任务程序的运行。

　　(3)机器人配有一定数量的传感器,具有一定的感知周围环境的能力。传感器包括2支红外发射管和1个红外接收模块,2个光传感器和4个碰撞传感器。另外,还包括旋转角度编码器和麦克风。红外传感器可以判断前方约120°内、距离在10～50 cm 范围内的物体;光传感器可判断光线的强弱;碰撞传感器安装在机器人外部的碰撞环上,能感受到8个方向上的碰撞;麦克风没有方向性,能感知声音的强弱;旋转编码器用来测量轮子旋转的角度数。

　　(4)机器人借助LPC2103来完成数据处理。虽然该处理器具有很强大的处理功能，但用于反馈控制还是不够的，所以必须由PC机来共同完成。机器人自带有4针SCI总线，可为机器人的扩展带来方便[3]。