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基于机器人运动控制系统软件设计

摘要：移动机器人运动控制重要是完毕移动机器人运动平台，提供一种移动机器人控制方式。本文通过对移动机器人研究，实现了基于渡越时间法超声波测距模块设计，为机器人提供简朴以便障碍物距离检测。本文重要完毕对主控板控制器软件设计、电机驱动控制器软件设计和超声波测距软件设计，使开发系统可以服务于移动机器人研究通用开发平台。

核心词：机器人；运动控制；软件设计；超声波测距

半途分类号：TP9文献标记码：B

0引言

随着计算机、网络、机械电子、信息、自动化以及人工智能等技术飞速发展，移动机器人研究进入了一种崭新阶段。同步，太空资源、海洋资源开发与运用为移动机器人发展提供了辽阔空间。当前，智能移动机器人，无人自主车等领域研究进入了应用阶段，随着研究进一步，对移动机器人自主导航能力，动态避障方略，避障时间等方面提出了更高规定。地面智能机器人途径规划，是行驶在复杂，动态自然环境中全自主机器人系统重要环节，而地面智能机器人全地区全自主技术研究，是当今国内外学术界面临挑战性问题。

智能移动机器人是一类可以通过传感器感知环境和自身状态，实当前有障碍物环境中面向目的自主运动，从而完毕一定功能机器人系统。移动机器人技术研究综合了途径规划、导航定位、途径跟踪与运动控制等技术。涉及到涉及距离探测、视频采集、温湿度以及声光等各种外部传感器，作为移动机器人输入信息。移动机器人运动控制重要是完毕移动机器人运动平台，提供一种移动机器人控制方式。性能良好移动机器人运动控制系统是移动机器人运营基本，可以服务于移动机器人研究通用开发平台。

移动机器人技术研究综合了多学科领域知识，核心技术可分为：途径规划、导航定位、途径跟踪与运动控制技术。途径规划又可分为全局和局部途径规划。全局途径规划是依照移动机器人总体任务进行途径规划，将总体途径任务分解，并建立全局地形数据库；局部途径规划是依照全局规划分解子任务，结合移动机器人当前状态信息，实时规划可行途径；导航定位技术拟定移动机器人在全局地图中位置，并实时得到机器人与途径跟踪相对位置关系，其核心技术是多传感器信息解决与数据融合技术。途径跟踪与运动控制技术任务是控制移动机器人跟踪局部规划给出途径，结合导航定位系统得到机器人自身状态信息与道路信息，完毕航向和速度控制。移动机器人途径规划、导航控制以及途径跟踪与运动控制技术是互有关联，任何一种系统不完善都会导致整体性能下降。

1主控板软件设计

主控板硬件完毕模块管理、设备通讯及机器人定位脉冲检测等内容。在实际应用中，主控板硬件还负责超声波测距软件管理。

主控板硬件中只有主控板控制器需要进行软件设计。主控板控制器TMS320LF2407A重要任务是超声波测距软件设计管理和其她某些基本设立内容，涉及电机码盘正交编码脉冲检测。初始选定TMS320LF2407A作为主控板控制器是考虑到此控制系统可以作为后来机器人应用平台，可以在TMS320LF2407A里嵌入实时系统，提高系统性能，以便接口开发。

主控板控制器软件设计内容涉及模块初始化、串口通讯、正交编码脉冲检测和超声波测距软件。这里简介模块初始化串口通讯和正交编码脉冲检测等内容。图1主控板控制器程序流程图。

图1主控板控制器程序流程图

复位向量地址为程序入口，然后程序进行初始化。初始化内容涉及扩展方式、溢出方式、DARAM、倍频、JTAG等基本配备。此外尚有使用有关I／O设立、程序使用有关定期器设立、程序使用有关中断设立和串口通讯有关设立。这些配备都是控制器使用基本配备流程。初始化之后会启动有关中断程序，随后进入超声波测距程序，并始终循环。中断服务程序处在就绪状态，一旦有中断发生，中断服务程序及时执行。

在TMS320LF2407A所有程序中，需要对其串口数据发送和接受程序做阐明。异步通信使用三条线(地线、发送线、接受线)连接采用RS232格式终端。发送各位依次为一种起始位、l～8个数据位、可选一种奇偶校验位、1~2个停止位。因而串口通讯可以传播最大数据单位为8位，即一种字节。在设计中控制器和各终端会有各种类型数据交流，如整形数据和浮点数据，因而需要对串口发送和接受数据进行数据转换。

四个字节单精度浮点数数据传播，由于串口每次最多只能传播一种字节，因此只需要把每个四字节浮点数存储数据转换成字节形式发送即可，设计中采用强制转换方式完毕。数据接受时候也可以采用同样解决方式，反向转换即可。此外在数据转换上也可选取共用体来实现，共用体实质和上面讲述类型转换是同样，只是共用体各个数据类型占用存储空间是共同，对于这个存储空间，共用体定义任何构造类型变量都可以调用。上位机里串口数据解决采用是这种办法，十分以便。

对于正交编码脉冲检测，TMS320LF2407A具备独立正交编码脉冲单元，只要对单元寄存器进行简朴设立即可得到机