基于简单路径规划的避障轮式移动机器人系统
——直流电动机驱动子系统设计
1. 系统概述
本设计的目的是设计一种基于简单路径规划的避障轮式移动机器人,完成在简单环境
下的避障跟踪任务。通过超声测距系统,测量小车与障碍物之间的距离。小车由两个直流
电机分别对两轮进行驱动;同时,通过电子罗盘系统,通过主控单片机的控制,进行姿态
调整;通过光电测速系统测量小车行进速度,并反馈给主控单片机,从而实时改变小车速
度。
2. 设计方案
本设计的移动机器人按照其功能可分为四个子系统(图 1): 直流电动机驱动子系统、
电子罗盘子系统、光电测速子系统和超声测距子系统。
其中,直流电动机驱动子系统采用集成电路驱动器 L293D 控制机器人左右两个直流
电动机,电动机可以正转也可以反转, L293D 的使能信号和方向控制信号由型号为
AT89C52 的 51 系列单片机的并行 I/O 口使能或驱动。电机的调速采用脉宽调制( PWM )方
式进行,PWM 信号时序由单片机定时器(可用 T0、T1 和 T2)产生。
电子罗盘子系统选用电子罗盘、电子指南针相关检测地磁的数字罗盘芯片,提取地磁
偏转信号,经 A/D 转换或其它变换转换为二轴地磁偏角数字量采用串行传输方式传送给主
控单片机。
光电测速子系统选用红外对管并配合安装于车轮上的光电码盘检测车轮转动的角位移,
并与单片机定时器配合计算出机器人小车移动的线速度和加速度,并将其传送给主控单片
机。
超声测距子系统选用超声换能装置,并采用带锁相环的音频译码集成芯片 LM567,将
小车距离障碍物的距离检测出来,并将其传送给主控单片机。
图 1. 系统结构
由于移动机器人系统设计比较复杂,软硬件任务结合紧密,必须综合考虑软硬件资源,
合理分配整个设计过程。下图 2 说明了整个系统的设计工作流程。