基于TMS320LF2407A的機(jī)器人運動控制系統(tǒng)軟件設(shè)計

隨著計算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、機(jī)械電子、信息、智能移動機(jī)器人是一類能夠通過移動機(jī)器人技術(shù)研究綜合了多學(xué)科領(lǐng)域的知識，關(guān)鍵技術(shù)可分為：路徑規(guī)劃、導(dǎo)航定位、路徑跟蹤與運動控制技術(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;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)合移動機(jī)器人當(dāng)前狀態(tài)信息，實時規(guī)劃可行路徑;導(dǎo)航定位技術(shù)確定移動機(jī)器人在全局地圖中的位置，并實時得到機(jī)器人與路徑跟蹤的相對位置關(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)。路徑跟蹤與運動控制技術(shù)的任務(wù)是控制移動機(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。移動機(jī)器人的路徑規(guī)劃、導(dǎo)航控制以及路徑跟蹤與運動控制技術(shù)是相互關(guān)聯(lián)的，任何一個系統(tǒng)的不完善都會導(dǎo)致整體性能的下降。

本文通過對移動機(jī)器人的研究，實現(xiàn)了基于渡越時間法的超聲波測距模塊設(shè)計，為機(jī)器人提供簡單方便的障礙物距離檢測。本文主要完成對主控板控制器軟件設(shè)計、電機(jī)驅(qū)動控制器軟件設(shè)計和超聲波測距軟件的設(shè)計，使開發(fā)系統(tǒng)能夠服務(wù)于移動機(jī)器人研究的通用開發(fā)平臺。

　移動機(jī)器人技術(shù)研究綜合了多學(xué)科領(lǐng)域的知識，關(guān)鍵技術(shù)可分為：路徑規(guī)劃、導(dǎo)航定位、路徑跟蹤與運動控制技術(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；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)合移動機(jī)器人當(dāng)前狀態(tài)信息，實時規(guī)劃可行路徑；導(dǎo)航定位技術(shù)確定移動機(jī)器人在全局地圖中的位置，并實時得到機(jī)器人與路徑跟蹤的相對位置關(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)。路徑跟蹤與運動控制技術(shù)的任務(wù)是控制移動機(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

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

主控板硬件中只有主控板控制器需要進(jìn)行軟件設(shè)計。主控板控制器TMS320LF2407A的主要任務(wù)是超聲波測距的軟件設(shè)計管理和其他一些基本設(shè)置內(nèi)容，包括電機(jī)碼盤的正交編碼脈沖檢測。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，可以在TMS320LF2407A里嵌入實時系統(tǒng)，提升系統(tǒng)性能，方便接口開發(fā)。

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