基于TMS320LF2407A的機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

隨著計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、機(jī)械電子、信息、智能移動(dòng)機(jī)器人是一類(lèi)能夠通過(guò)移動(dòng)機(jī)器人技術(shù)研究綜合了多學(xué)科領(lǐng)域的知識(shí)，關(guān)鍵技術(shù)可分為：路徑規(guī)劃、導(dǎo)航定位、路徑跟蹤與運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)。路徑規(guī)劃又可分為全局和局部路徑規(guī)劃。全局路徑規(guī)劃是根據(jù)移動(dòng)機(jī)器人總體任務(wù)進(jìn)行路徑規(guī)劃，將總體路徑任務(wù)分解，并建立全局地形數(shù)據(jù)庫(kù);局部路徑規(guī)劃是根據(jù)全局規(guī)劃分解的子任務(wù)，結(jié)合移動(dòng)機(jī)器人當(dāng)前狀態(tài)信息，實(shí)時(shí)規(guī)劃可行路徑;導(dǎo)航定位技術(shù)確定移動(dòng)機(jī)器人在全局地圖中的位置，并實(shí)時(shí)得到機(jī)器人與路徑跟蹤的相對(duì)位置關(guān)系，其關(guān)鍵技術(shù)是多傳感器信息處理與數(shù)據(jù)融合技術(shù)。路徑跟蹤與運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)的任務(wù)是控制移動(dòng)機(jī)器人跟蹤局部規(guī)劃給出的路徑，結(jié)合導(dǎo)航定位系統(tǒng)得到機(jī)器人本身狀態(tài)信息與道路信息，完成航向和速度控制。移動(dòng)機(jī)器人的路徑規(guī)劃、導(dǎo)航控制以及路徑跟蹤與運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)是相互關(guān)聯(lián)的，任何一個(gè)系統(tǒng)的不完善都會(huì)導(dǎo)致整體性能的下降。

本文通過(guò)對(duì)移動(dòng)機(jī)器人的研究，實(shí)現(xiàn)了基于渡越時(shí)間法的超聲波測(cè)距模塊設(shè)計(jì)，為機(jī)器人提供簡(jiǎn)單方便的障礙物距離檢測(cè)。本文主要完成對(duì)主控板控制器軟件設(shè)計(jì)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器軟件設(shè)計(jì)和超聲波測(cè)距軟件的設(shè)計(jì)，使開(kāi)發(fā)系統(tǒng)能夠服務(wù)于移動(dòng)機(jī)器人研究的通用開(kāi)發(fā)平臺(tái)。

　移動(dòng)機(jī)器人技術(shù)研究綜合了多學(xué)科領(lǐng)域的知識(shí)，關(guān)鍵技術(shù)可分為：路徑規(guī)劃、導(dǎo)航定位、路徑跟蹤與運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)。路徑規(guī)劃又可分為全局和局部路徑規(guī)劃。全局路徑規(guī)劃是根據(jù)移動(dòng)機(jī)器人總體任務(wù)進(jìn)行路徑規(guī)劃，將總體路徑任務(wù)分解，并建立全局地形數(shù)據(jù)庫(kù)；局部路徑規(guī)劃是根據(jù)全局規(guī)劃分解的子任務(wù)，結(jié)合移動(dòng)機(jī)器人當(dāng)前狀態(tài)信息，實(shí)時(shí)規(guī)劃可行路徑；導(dǎo)航定位技術(shù)確定移動(dòng)機(jī)器人在全局地圖中的位置，并實(shí)時(shí)得到機(jī)器人與路徑跟蹤的相對(duì)位置關(guān)系，其關(guān)鍵技術(shù)是多傳感器信息處理與數(shù)據(jù)融合技術(shù)。路徑跟蹤與運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)的任務(wù)是控制移動(dòng)機(jī)器人跟蹤局部規(guī)劃給出的路徑，結(jié)合導(dǎo)航定位系統(tǒng)得到機(jī)器人本身狀態(tài)信息與道路信息，完成航向和速度控制。

1主控板軟件設(shè)計(jì)

主控板硬件完成模塊管理、設(shè)備通訊及機(jī)器人定位脈沖檢測(cè)等內(nèi)容。在實(shí)際應(yīng)用中，主控板硬件還負(fù)責(zé)超聲波測(cè)距的軟件管理。

主控板硬件中只有主控板控制器需要進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)。主控板控制器TMS320LF2407A的主要任務(wù)是超聲波測(cè)距的軟件設(shè)計(jì)管理和其他一些基本設(shè)置內(nèi)容，包括電機(jī)碼盤(pán)的正交編碼脈沖檢測(cè)。初始選定TMS320LF2407A作為主控板控制器是考慮到此控制系統(tǒng)可以作為以后機(jī)器人應(yīng)用的平臺(tái)，可以在TMS320LF2407A里嵌入實(shí)時(shí)系統(tǒng)，提升系統(tǒng)性能，方便接口開(kāi)發(fā)。

主控板控制器的軟件設(shè)計(jì)內(nèi)容包括模塊初始化、串口通訊、正交編碼脈沖檢測(cè)和超聲波測(cè)距軟件。這里介紹模塊初始化串口通訊和正交編碼脈沖檢測(cè)等內(nèi)容。圖1主控板控制器程序流程圖。