单核低速六轮微微鼠探索控制器制造技术

本发明专利技术公开了单核低速六轮微微鼠探索控制器，包括电池、第一传感器、第二传感器、第三传感器、第四传感器、陀螺仪、第一电机、第二电机、第三电机、第四电机、第五电机、第六电机、第七电机、方向传感器、陀螺仪、加速度计、真空装置STM32F407控制器和7片MX118芯片等。采用了这个结构后，提高了运算速度，时刻对微微鼠的运行状态进行监测和运算，利用四个传感器探测既减少了干扰又能够准确对周边环境进行准确监测，能够根据运行状态校正运动姿态、能够重新分配扭矩、把更多的扭矩分配在未失速的驱动轮上使系统迅速脱离不稳定状态且自动调节真空装置对地面的吸附能力，彻底消除了微微鼠在复杂迷宫高速探索时以及冲刺时的打滑现象。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种微微鼠(PIC0M0USE)自动控制系统，属于微型迷宫机器人领域。
技术介绍
微电脑鼠是使用嵌入式微控制器、传感器和机电运动部件构成的一种智能行走机器人，其常采用两轮结构，如图1所示。微电脑鼠可以在不同“迷宫”中自动记忆和选择路径，采用相应的算法，快速地到达所设定的目的地，图2中便是微电脑鼠求解的迷宫中的一种。随着微电子技术、计算机控制技术的不断进步，国外专家在微电脑鼠求解迷宫的技术基础之上提出了一种更具有挑战性的迷宫机器人一微微鼠，为了增强迷宫复杂程度以及求解迷宫的难度，迷宫挡墙由原有的180mm变成了 90mm，原有的迷宫由16*16格变成了32*32格，新的迷宫二维结构如图3所示。电源一旦打开，微微鼠全程完全依靠自身携带的传感器自动导航，并求解各种复杂迷宫，能够快速从起点找到一条到达设定目标点的最佳路径，然后以最快的速度冲刺到终点。作为一种自助导航智能机器人，微微鼠或者微电脑鼠比赛国际准则拒绝使用无线装置，为了能够得到探索、冲刺后的信息，只能通过算法快速寄存并储存其行走信息，当完成任务后通过接口读取存储信息。微微鼠求解迷宫是国际新兴的一门技术，微微鼠在迷宫中行走过程中要时刻判断周围的环境，然后传输参数到控制器，由控制器反复控制其在迷宫方格中精确的加速和减速进行运动。一只优秀的微微鼠必须具备良好的感知能力，有良好的行走能力，优秀的智能算法，否则将无法完成探索任务。由于微微鼠探索迷宫技术的难度较高以及迷宫设计的复杂性，导致国内还没有研发此机器人的单位。如果认为微微鼠只是微电脑鼠的简单拷贝，按照微电脑鼠技术来设计微微鼠，在实践中发现设计出的微微鼠存在下列问题: 1、由于求解迷宫数目的大量增加，原有的微电脑鼠求解迷宫技术无法用于微微鼠求解现有的复杂迷宫。2、由于微微鼠的尺寸相较于微电脑鼠的尺寸大幅减少，如果微微鼠采用图1中微电脑鼠的六组传感器技术探测迷宫，经常出现传感器相互干扰的状况，导致其读取迷宫信息失败。3、基于轮式的微微鼠只能被动的适应迷宫地面的打滑程度，随着微微鼠速度的提高，其打滑概率也极大增加，导致求解迷宫失败。4、微电脑鼠采用的是比较低级的算法，如果直接将这些算法用在微微鼠上，使得微微鼠在迷宫当中的探索要花费较长的时间，在真正的大赛中无法取胜。5、由于迷宫挡墙尺寸的减少，使得微微鼠相较于微电脑鼠单格运行的距离减少，频繁的刹车和启动加重了单片机的工作量，采用现有技术微电脑鼠的单一的单片机技术已经无法满足快速启动和停车的要求。6、对于两轮驱动的微微鼠来说一般要求驱动其运动的两个电机PffM控制信号要同步，受计算能力的限制单一单片机伺服系统很难满足这一条件，微微鼠在直道上行驶时不能准确的行走在中线上，在高速行走时很容易撞到迷宫挡墙，导致任务失败。7、由于受单片机容量和算法影响，微微鼠无法存储迷宫信息，当遇到掉电情况时所有的信息将消失，这使得整个探索过程要重新开始。8、微微鼠在迷宫行走时，易于受到外界干扰，由于没有进行及时补偿导致微微鼠碰撞迷宫挡墙，最终无法完成任务。9、两轮如果设计不当会造成重心前偏或重心侧偏，重心前偏正常行驶时将导致驱动轮上承受的正压力减小，使得运动时更加容易打滑、也更容易走偏，导致导航失败。重心侧偏将导致两个驱动轮承受的正压力不同，在快速启动时两轮打滑程度不一致，瞬间就偏离轨迹，转弯时，其中正压力小的轮子可能打滑，导致转弯困难。10、采用两个动力轮驱动，为了满足复杂状态下的加速和减速，使得单个驱动电机的功率较大，不仅占用的空间较大，而且有时候在一些相对需求能量较低的状态下造成“大马拉小车”的现象出现，不利于微型化发展和系统能源的节省。11、如果采用前驱+后驱的全时四驱，虽然探索时动态性能较好，但是由于随时随地都保持四驱状态，其耗能较高，而且探索时电机没有工作在最优状态。如果采用前驱+后驱的分时四驱探索方式，无论是采用前驱或者是后驱时都具有一定的弱点，在转弯探索时角度不是过大，就是不够，转弯动态性能较差。如果采用中驱+后驱的四轮驱动方式进行探索，通过释放后驱两轮采用中驱两轮转弯，虽然微微鼠转弯探索性能有所提高，电机的效率也得到一定优化，但是在高速探索时会造成重心后偏，需要软件对此进行保护。无论是两轮驱动或者是四轮驱动，在高速探索遇到迷宫接缝处具有一定的高度差时，探索动态性能都会收到严重影响。
技术实现思路
本专利技术的目的是借助现有的先进控制技术以及先进控制芯片提供一种单核低速六轮微微鼠探索控制器，满足初级者学习等方面的需要且解决现有技术中的诸多问题。本专利技术采用的技术方案是: 单核低速六轮微微鼠探索控制器，包括主板，还包括电池、第一传感器S1、第二传感器S2、第三传感器S5、第四传感器S6、第一电机X、第二电机Y、第三电机Z、第四电机R、第五电机U、第六电机W、第七电机M、第一电流传感器Cl、第二电流传感器C2、第三电流传感器C3、第四电流传感器C4、第五电流传感器C5、第六电流传感器C6、第七电流传感器C7、电压传感器V1、方向传感器D1、陀螺仪G1、加速度计A1、真空装置、STM32F407控制器和7片MX118芯片，它们均设于主板上； 第一电流传感器Cl、第二电流传感器C2、第三电流传感器C3、第四电流传感器C4、第五电流传感器C5、第六电流传感器C6和第七电流传感器C7分别与七个电机对应； 所述第一传感器S1、第二传感器S2、第三传感器S5、第四传感器S6、第一电流传感器Cl、第二电流传感器C2、第三电流传感器C3、第四电流传感器C4、第五电流传感器C5、第六电流传感器C6、第七电流传感器C7、电压传感器V1、方向传感器D1、陀螺仪Gl和加速度计Al与STM32F407控制器信号连接； STM32F407控制器与MX118芯片信号连接，第一传感器S1、第二传感器S2、第三传感器S5和第四传感器S6均位于两轮微微鼠上表面的一侧、其中两个传感器信号发射方向与车轮行进方向相同、另外两个传感器信号发射方向与车轮行进方向间有一定夹角； 所述第一电机X、第二电机Y、第三电机Z、第四电机R、第五电机U和第六电机W分别与两轮微微鼠的六轮车轮一一对应连接、其中两个电机设置在主板前端两侧、两个电机设置在主板中部两侧、两个电机设置在主板后端两侧使得微微鼠构成前驱加中驱加后驱的复合结构； 第七电机M与真空装置连接，7片MX118芯片分别与第一电机X、第二电机Y、第三电机Z、第四电机R、第五电机U、第六电机W和第七电机M信号连接。由于微微鼠体积的大幅度降低，如果还是采用如图1所示微电脑鼠的结构、传感器2和3间以及传感器4和5间经常产生相互干扰，同时由于每组传感器采集迷宫挡墙参数都需要一定的时间，加重了采样周期，导致采样频率降低，延长了处理器STM32F407的处理时间。因此想到进行改进，如图4所示，传感器S1、传感器S6共同作用判断前方挡墙，传感器S2判断其左边挡墙的存在，传感器S5判断其右边挡墙的存在，同时传感器S2和传感器S5合作为微微鼠直线运动提供导航依据。为了使用智能算法计算迷宫挡墙信息，在使用前可以对微微鼠进行校正，校正时微微鼠放在迷宫不同设定位置，传感器S1、传感器S2、传感器S5和传感器S6发出的信号经侧挡墙反馈后分别被传感器S1、传感本文档来自技高网...

【技术保护点】
单核低速六轮微微鼠探索控制器，包括主板，其特征在于还包括电池、第一传感器（S1）、第二传感器（S2）、第三传感器（S5）、第四传感器（S6）、第一电机（X）、第二电机（Y）、第三电机（Z）、第四电机（R）、第五电机（U）、第六电机（W）、第七电机（M）、第一电流传感器（C1）、第二电流传感器（C2）、第三电流传感器（C3）、第四电流传感器（C4）、第五电流传感器（C5）、第六电流传感器（C6）、第七电流传感器（C7）、电压传感器（V1）、方向传感器（D1）、陀螺仪（G1）、加速度计（A1）、真空装置、STM32F407控制器和7片MX118芯片，它们均设于主板上；第一电流传感器（C1）、第二电流传感器（C2）、第三电流传感器（C3）、第四电流传感器（C4）、第五电流传感器（C5）、第六电流传感器（C6）和第七电流传感器（C7）分别与七个电机一一对应；所述第一传感器（S1）、第二传感器（S2）、第三传感器（S5）、第四传感器（S6）、第一电流传感器（C1）、第二电流传感器（C2）、第三电流传感器（C3）、第四电流传感器（C4）、第五电流传感器（C5）、第六电流传感器（C6）、第七电流传感器（C7）、电压传感器（V1）、方向传感器（D1）、陀螺仪（G1）和加速度计（A1）均与STM32F407控制器信号连接；STM32F407控制器与MX118芯片信号连接，第一传感器（S1）、第二传感器（S2）、第三传感器（S5）和第四传感器（S6）均位于两轮微微鼠上表面的一侧、其中两个传感器信号发射方向与车轮行进方向相同、另外两个传感器信号发射方向与车轮行进方向间有一定夹角；所述第一电机（X）、第二电机（Y）、第三电机（Z）、第四电机（R）、第五电机（U）和第六电机（W）分别与两轮微微鼠的六轮车轮一一对应连接、其中两个电机设置在主板前端两侧、两个电机设置在主板中部两侧、两个电机设置在主板后端两侧使得微微鼠构成前驱加中驱加后驱的复合结构；第七电机（M）与真空装置连接，7片MX118芯片分别与第一电机（X）、第二电机（Y）、第三电机（Z）、第四电机（R）、第五电机（U）、第六电机（W）和第七电机（M）信号连接。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张好明，
申请(专利权)人：铜陵学院，
类型：发明
国别省市：安徽;34