了電池對高速沖刺的誤干擾。
[0032]、采用第一傳感器S1、第二傳感器S2、第三傳感器S5和第四傳感器S6探索迷宮技術(shù)替代原有的六組傳感器探索迷宮技術(shù)不僅減少了系統(tǒng)中各傳感器組的干擾，并提高了迷宮擋墻采集頻率，有利于提高系統(tǒng)的運(yùn)算速度。
[0033]、為了充分提高微微鼠系統(tǒng)的穩(wěn)定性和行駛能力，并兼顧兩輪中置轉(zhuǎn)向的優(yōu)點(diǎn)，本發(fā)明舍棄了傳統(tǒng)實時四驅(qū)結(jié)構(gòu)，采用中驅(qū)+后驅(qū)的復(fù)合結(jié)構(gòu):中置驅(qū)動的電機(jī)功率功率較大，后置驅(qū)動的兩個電機(jī)功率較小，只有在動力需求較高時才啟動后驅(qū)，起到助力作用。由于采用四輪驅(qū)動技術(shù)，微微鼠前后輪都有動力，可按迷宮地面和周圍環(huán)境狀態(tài)不同而將需求扭矩按不同比例分布在前后所有的輪子上，以提高微微鼠的沖刺能力。
[0034]、根據(jù)需要實現(xiàn)分時四驅(qū)。在正常行駛環(huán)境下，由于需求功率不是很大，中驅(qū)的兩個電機(jī)就能滿足，為了節(jié)省能量，微微鼠一般會采用釋放后輪，采用中置輪驅(qū)動的方式；而一旦遇到需要高速沖刺、路面灰塵較多或微微鼠的輪子失速時等情況，STM32407會自動檢測并立即將微微鼠需求扭矩分配給后置兩個助力驅(qū)動輪，同時控制器改變電機(jī)M的伺服控制，微微鼠系統(tǒng)自然切換到四輪驅(qū)動狀態(tài)，增強(qiáng)了微微鼠的附著力和操控性。
[0035]、由于采用中驅(qū)+后驅(qū)的復(fù)合四輪驅(qū)動方式，當(dāng)需要加速沖刺時，把動力分配到四個電機(jī)，一旦一個動力輪由于地面、機(jī)械結(jié)構(gòu)等造成暫時離開地面，STM32407可以重新分配扭矩，把更多的扭矩分配在未失速的驅(qū)動輪上，使系統(tǒng)迅速脫離不穩(wěn)定狀態(tài)，重新回到四軸動力平衡狀態(tài)，使得微微鼠具有更好的直線沖刺能力。
[0036]、微微鼠轉(zhuǎn)向時，為了保證旋轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性，采用中置的兩驅(qū)動輪實現(xiàn)轉(zhuǎn)彎，并釋放后置的兩助力驅(qū)動輪；
7、四輪微微鼠系統(tǒng)在正常沖刺時如果設(shè)計不當(dāng)造成重心前偏，將導(dǎo)致后側(cè)驅(qū)動輪上承受的正壓力減小，STM32407會自動調(diào)整后側(cè)的動力分配，使系統(tǒng)處于一種新的平衡狀態(tài)，防止微微鼠打滑。
[0037]、四輪微微鼠系統(tǒng)在正常沖刺時如果設(shè)計不當(dāng)造成重心側(cè)偏，將導(dǎo)致一側(cè)驅(qū)動輪上承受的正壓力減小，STM32407會自動調(diào)整這一側(cè)的動力分配，使系統(tǒng)處于一種新的平衡狀態(tài)，防止微微鼠打滑。
[0038]、在微微鼠沖刺過程中，控制器實時對其沖刺速度、地面等狀況進(jìn)行檢測，并通過調(diào)節(jié)電機(jī)M的伺服控制來有效調(diào)節(jié)真空裝置對地面的吸附力，增加了微微鼠與地面的摩擦系數(shù)，徹底消除了微微鼠在沖刺時打滑現(xiàn)象的發(fā)生。
[0039]、在此微微鼠系統(tǒng)引入了陀螺儀Gl和加速度計Al，可以精確測量出微微鼠時候的動態(tài)參數(shù)，并實現(xiàn)微微鼠的速度大小和方向的獨(dú)立控制，實現(xiàn)全程導(dǎo)航和二次補(bǔ)償，有利于提尚微微鼠的穩(wěn)定性和動態(tài)性能。
[0040]、由FPGA處理微微鼠的五只直流電機(jī)的獨(dú)立伺服控制，充分發(fā)揮FPGA控制方面的特長以及程序移植功能，使得控制比較簡單，大大提高了運(yùn)算速度，解決了單片機(jī)軟件運(yùn)行較慢的瓶頸，縮短了開發(fā)周期短，并且程序可移植能力強(qiáng)。
[0041]、由于本控制器采用FPGA處理大量的數(shù)據(jù)與算法，把STM32F407從繁重的工作量中解脫出來，有效地防止了程序的“跑飛”，抗干擾能力大大增強(qiáng)。
[0042]、由FPGA輸出PffM調(diào)制信號和方向信號，通過驅(qū)動電路可以直接五軸驅(qū)動直流電機(jī)，不僅減輕了 STM32F407的負(fù)擔(dān)，簡化了接口電路，而且省去了 STM32F407內(nèi)部編寫位置、速度控制程序，以及各種PID算法的麻煩，使得系統(tǒng)的調(diào)試簡單。
[0043]、在微微鼠運(yùn)行過程中，STM32F407會對第一電機(jī)X、第二電機(jī)Y、第三電機(jī)R和第四電機(jī)Z的轉(zhuǎn)矩進(jìn)行在線辨識并利用電機(jī)力矩與電流的關(guān)系進(jìn)行補(bǔ)償，減少了電機(jī)轉(zhuǎn)矩抖動對微微鼠快速沖刺的影響。
[0044]、在控制算法中，STM32F4079可以根據(jù)第一傳感器S1、第二傳感器S2、第三傳感器S5和第四傳感器S6的采集值與預(yù)設(shè)值之間的偏差大小自動調(diào)整FPGA內(nèi)部的PID參數(shù)，輕松實現(xiàn)分段P、PD、PID控制和非線性PID控制，使系統(tǒng)具有一定的自適應(yīng)。
[0045]、FPGA的中斷命令可以很好的解決微微鼠在運(yùn)行過程中遇到撞墻情況發(fā)生的電機(jī)堵轉(zhuǎn)，利用中斷命令可在輸出超出設(shè)定值時STM32F407立即停止輸出并發(fā)出中斷指令，從而有效地解決了堵轉(zhuǎn)問題。
[0046]、本發(fā)明基本實現(xiàn)全貼片元器件材料，不僅節(jié)省了控制板占用空間，而且有利于體積和重量的減輕，有利于提尚微微鼠的穩(wěn)定性和動態(tài)性能。
【附圖說明】
[0047]圖1為二輪驅(qū)動微電腦鼠二維圖。
[0048]圖2為微電腦鼠16*16迷宮示意圖。
[0049]圖3為微微鼠32*32迷宮示意圖。
[0050]圖4為四眼微微鼠二維原理圖。
[0051]圖5為本發(fā)明的原理框圖。
[0052]圖6為四輪微微鼠沖刺控制器程序框圖。
[0053]圖7為微微鼠速度-時間梯形圖。
[0054]圖8為微微鼠正向直線沖刺不意圖。
[0055]圖9為微微鼠反向直線沖刺示意圖。
[0056]圖10為微微鼠右轉(zhuǎn)沖刺示意圖。
[0057]圖11為微微鼠左轉(zhuǎn)沖刺意義圖。
【具體實施方式】
[0058]下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。
[0059]為了便于解釋，微微鼠中部指的是微微鼠中線處、微微鼠后部指的是遠(yuǎn)離第一傳感器S1、第二傳感器S2、第三傳感器S5和第四傳感器S6的微微鼠一側(cè)，具體位置參照附圖。微微鼠下表面指的是與設(shè)有電池、第一傳感器S1、第二傳感器S2、第三傳感器S5、第四傳感器S6等所在的面相反的面。第一電機(jī)X、第二電機(jī)Y、第三電機(jī)R、第四電機(jī)Z分別與X輪、Y輪、R輪、Z輪對應(yīng)，X輪和Z輪位于微微鼠右側(cè)、Y輪和R輪位于微微鼠的左側(cè)，X輪和
Y輪位于微微鼠中部、R輪和Z輪位于微微鼠后部。第五電機(jī)M指的是與真空裝置對應(yīng)的電機(jī)，電機(jī)X、電機(jī)Y、電機(jī)R、電機(jī)Z和電機(jī)M分別為第一電機(jī)X、第二電機(jī)Y和第三電機(jī)M的簡寫，傳感器S1、傳感器S2、傳感器S5和傳感器S6分別為第一傳感器S1、第二傳感器S2、第三傳感器S5和第四傳感器S6的簡寫。電流傳感器Cl、電流傳感器C2、電流傳感器C3和電流傳感器C4分別為第一電流傳感器Cl、第二電流傳感器C2、第三電流傳感器C3和第四電流傳感器C4簡寫。X軸和Y軸指的是圖中3中所示的X軸和Y軸，為了方便描述，給出了具體的起點(diǎn)坐標(biāo)和終點(diǎn)坐標(biāo)，例如起點(diǎn)坐標(biāo)(0，0)，例如終點(diǎn)坐標(biāo)(F，F(xiàn))、(F，10)、(10，F(xiàn))、(10，10)，在實際應(yīng)用中可能會發(fā)生改變。單墻導(dǎo)航模式指的時微微鼠兩側(cè)只有其中一側(cè)有擋墻時進(jìn)入的模式，單墻導(dǎo)航模式分為左單墻導(dǎo)航模式和右單墻導(dǎo)航模式；雙墻導(dǎo)航模式指的時微微鼠兩側(cè)均有擋墻時進(jìn)入的模式。這些定義僅為了本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解本申請內(nèi)容，不應(yīng)視為對保護(hù)范圍或使用方法的限定。
[0060]本發(fā)明為克服單一單片機(jī)不能滿足微微鼠行走的穩(wěn)定性和快速性的要求，舍棄了國產(chǎn)微微鼠所采用的單一單片機(jī)工作模式，在吸收國外先進(jìn)控制思想的前提下，自主發(fā)明了基于STM32F407+FPGA的全新控制模式，形成基于STM32F407+FPGA的全新五軸直流伺服控制器，此控制器充分考慮電池在這個系統(tǒng)的作用，控制板以FPGA為處理核心，以光電編碼器、電流傳感器為反饋元件來構(gòu)成五軸直流電機(jī)同步伺服系統(tǒng)，來完成微微鼠五軸位置環(huán)、速度環(huán)、電流環(huán)的三閉環(huán)調(diào)節(jié)功能，從而把控制系統(tǒng)中工作量最大的五軸直流電機(jī)同步伺服系統(tǒng)(四軸微微鼠行走伺服系統(tǒng)+單軸真空抽吸電機(jī)伺服控制)由FPGA處理，充分發(fā)揮FPGA數(shù)據(jù)處理速度較快的特點(diǎn)，而人機(jī)界面、迷宮探知、迷宮存儲、加速度、速度和位置數(shù)據(jù)存儲、I/O控制等功能交給STM32F407完成，這樣就實現(xiàn)了 STM32F407與FPGA的分工，STM32F407從復(fù)雜的工作當(dāng)中解脫出來、實現(xiàn)部分的信號處理算法和FPGA的控制邏輯，并響應(yīng)中斷，同時二者之間也可以進(jìn)行通訊，實時進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和調(diào)用。
[0061]參照附圖，本申請具體的功能實現(xiàn)如下:
I)在微微鼠未接到?jīng)_刺命令之前，開電后控制器會檢測一下電池電源，如果低壓將報警提示充電。如果電壓正常一般會在起點(diǎn)坐標(biāo)(0，0)等待控制器發(fā)出的沖刺命令，并調(diào)出已經(jīng)探索后的最優(yōu)迷宮。控制器首先開啟電機(jī)M，通過真空裝置先對微型真空吸盤抽吸，使真空吸盤對地面具有一定的吸附力，控制器并實時檢測，如果地面不干凈，系統(tǒng)會自動調(diào)節(jié)電機(jī)M加大真空吸盤對地面的吸附力，增加微微鼠沖刺時與地面的摩擦系數(shù)。一旦接到?jīng)_刺命令后，微微鼠會沿著最佳路徑從起點(diǎn)開始快速沖向終點(diǎn)(F，F(xiàn))、(F，10)、(10，F(xiàn))、(10，10)。
[0062])微微鼠接到任務(wù)后為了防止放錯沖刺方向，其前方的傳感器S1、S6和會對前方的環(huán)境進(jìn)行判斷，確定有沒有擋墻進(jìn)入運(yùn)動范圍，如存在擋墻將向STM32F407發(fā)出中斷請求，STM32F407會對中斷做第一時間響應(yīng)，然后禁止FPGA工作，封鎖微微鼠的電機(jī)X、電機(jī)Y、電機(jī)Z和電機(jī)R的PffM驅(qū)動信號，使其靜止在原地，然后二次判斷迷宮確定前方信息，防止信息誤判；如果沒有擋墻進(jìn)入前方的運(yùn)動范圍，微微鼠將開啟復(fù)位電路，調(diào)取正常的迷宮信息，準(zhǔn)備進(jìn)行正常的沖刺。
[0063])在微微啟動沖刺瞬間，傳感器S1、S2、S5、S6(四個獨(dú)立的紅外發(fā)射管0PE5594A發(fā)出的紅外光經(jīng)接收器TSL262接受后轉(zhuǎn)化為周圍迷宮的信息)判斷周圍的環(huán)境并送給STM32F407，然后由STM32F407根據(jù)沖刺迷宮信息生成速度-時間運(yùn)動梯形圖的指令給定值，這個梯形包含的面積就是微微鼠兩個電機(jī)X、電機(jī)Y