嵌入式系统/ARM技术中的解析ARM9和Linux在机器人控制系统的应用
引 言 现有智能机器人用直流电机作为驱动轮时一般都是用单片机或者高速的DSP等进行控制,智能机器人之所以叫智能机器人,这是因为它有相当发达的“大脑”。在脑中起作用的是中央计算机,这种计算机跟操作它的人有直接的联系。最主要的是,这样的计算机可以进行按目的安排的动作。正因为这样,我们才说这种机器人才是真正的机器人,尽管它们的外表可能有所不同。而且同一机器人往往需用多个CPU来实现各自的功能,但随着对机器人的智能化要求越来越高,需要一种新的控制器(使用一个处理器)来满足机器人的各种行为要求,例如视频采集、无线通信。本文介绍的利用ARM实现的智能机器人平台,为智能机器人的开发提供了一个新方法。Li 嵌入式系统在现代智能机器人领域扮演着至关重要的角色,特别是在使用ARM技术的嵌入式系统中,如ARM9处理器,结合Linux操作系统,能够构建高效、灵活且功能强大的机器人控制系统。ARM9是一款广泛应用的微处理器核心,以其低功耗、高性能和广泛的软件支持而受到青睐。在机器人控制中,它能够处理复杂的计算任务,如视频处理、运动控制和无线通信,这些都是智能机器人的重要组成部分。 传统的智能机器人控制系统通常依赖于单片机或高速数字信号处理器(DSP),但这些方案往往需要多个处理器协同工作以完成不同的功能。随着对机器人智能化程度的提高,单一处理器的解决方案变得更具吸引力,因为它可以简化硬件设计,降低系统复杂性,同时提高整体效率。ARM9处理器凭借其强大的处理能力,可以作为一个集成的控制器,统一管理机器人各项任务。 嵌入式Linux操作系统在其中发挥了关键作用。Linux不仅提供了丰富的开源软件库和设备驱动,还支持多任务并行处理,使得机器人可以在执行视频采集、无线通信等高负载任务的同时保持系统的稳定性。通过将其他智能模块作为设备驱动,Linux使得数据融合和资源管理变得更加高效,只需在需要时调用相应的驱动程序。 在本文中,作者介绍了基于ARM9和Linux的智能机器人驱动电路设计。驱动电路采用了LMD18200电机驱动芯片,通过ARM处理器的GPIO接口控制电机工作状态。为了测量电机速度,设计了一种测速方法,利用码盘和外部中断,通过定时器中断来计算脉冲数量,从而获得精确的电机转速信息。这种方法实现了较高的测量精度,确保了机器人控制的精确度。 速度调节是控制系统的关键部分,文中提到了PID(比例-积分-微分)调节算法。PID控制器能快速响应系统偏差,通过比例、积分和微分三个部分来调整输出,以达到期望的控制效果。在实际应用中,为了优化控制性能,采用了积分分离策略,以在启动和高速变化时避免过大超调,而在小偏差情况下确保系统精度。 ARM9处理器和Linux操作系统相结合的嵌入式系统为智能机器人控制提供了强大的计算基础,通过精心设计的驱动电路和智能的控制算法,实现了精确的运动控制和高效的资源管理。这种技术在机器人领域的应用,展示了嵌入式系统在推动机器人智能化进程中的巨大潜力,为未来机器人技术的发展奠定了坚实的基础。
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