【正文】 ，在早期的機(jī)器人控制系統(tǒng)中較多的采用此種控制方式。同時兩履帶還有兩個步進(jìn)電機(jī)需要兩個從單片機(jī)控制，接受主單片機(jī)的指令，實現(xiàn)履帶車轉(zhuǎn)彎前進(jìn)或后退等功能。鎖相環(huán) PLL振蕩器提供系統(tǒng)時鐘信號； 32768Hz實時時鐘；晶體振蕩器 。外接晶振采用 32768Hz。為了解決 SPCE061A片內(nèi)存儲容 圖 33主單片機(jī)的時鐘電路圖 Fig33 The click circuit of the main SCM 圖 34主單片機(jī)的復(fù)位電路圖 Fig34 The diaplasis circuit of the main SCM 量的問題 , 為保證數(shù)據(jù)存儲的快速性 ,本系統(tǒng)使用總線存儲器接口。根據(jù)控制系統(tǒng) 10 的要求，主從單片機(jī)之間采用異步串行通信。 從單片機(jī)的選擇及 其控制系統(tǒng)設(shè)計 1）從單片機(jī)的選擇 從單片機(jī)的主要功能是實現(xiàn)都步進(jìn)電機(jī)的控制、與主單片機(jī)的通訊及完成行程開關(guān)信號的條理。2k可反復(fù)編程 FLASH存儲器（ 10000次）； 12 兩個串行中斷 。步進(jìn)電機(jī)有其獨特的優(yōu)點，歸納起來主要有 : (1)步距值不受各種干擾因素的影響。 (6)停止時有自鎖能力。 矩角特性 :步進(jìn)電機(jī)靜轉(zhuǎn)矩和失調(diào)角的關(guān)系稱為矩角特性。 機(jī)械手臂由五自由度機(jī)械臂與夾鉗式手爪構(gòu)成，具體如 22圖。諧波傳動是利用柔性元件可控的彈性變形來傳動運動和力矩。當(dāng)開關(guān)SWPB斷開時， Uol 懸浮，流過光電二極管的電流為零，光電三極管截止， Uo2= H , Uo3= L。 (2)方向電平信號 DIR:此信號決定電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向 。環(huán)形分配器主要有兩大類 [11]:一類是用計算機(jī)軟件設(shè)計的方法實現(xiàn)環(huán)分器要求的功能，通常 稱軟環(huán)形分配器。單片機(jī)的 DIR，決定電機(jī)的轉(zhuǎn)向。鑒于以上的種種優(yōu)點，使得超聲波傳感器在移動機(jī)器人應(yīng)用中具有很大的優(yōu)勢。它有兩個壓電晶片和一個共振板。I0為超聲波進(jìn)入介質(zhì)的強(qiáng)度。C為超聲波在介質(zhì)中的傳播速度， C的值會隨著溫度的變化而變化，在空氣中 C與溫度的關(guān)系為 秒， (T為攝氏溫度 )，在不要求測距精度很高的情況下，一般可以認(rèn)為 C為常數(shù)，在試驗中，設(shè)定為 C=343. 2m/s. [12] 超聲波傳感器測距模塊的設(shè)計 考慮到履帶式移動機(jī)器人的使用環(huán)境， 要求超聲波換能器能適應(yīng)一般的惡劣環(huán)境，并便于多個超聲波傳感器的靈活使用。超聲波發(fā)射過程是 :首先由主單片機(jī)控制多路模擬開關(guān) (CD4052，雙 4 路模擬開關(guān) )，循環(huán)啟動 10路發(fā)射電路，經(jīng) IOB9口產(chǎn)生脈寬為 的 40kHz的調(diào)制脈沖波，再經(jīng)脈沖變壓器產(chǎn)生幅度達(dá) 60V 的瞬間高能激勵信號，激發(fā)換能器產(chǎn)生超聲波信號 [13]。因此按照有效測距范圍可以估算出最短的脈沖發(fā)送間隔時間。由主單片機(jī)控 制的多路開關(guān)來控制 10個通道分時工作的順序。兩個外部輸入腳分別為 IOB2 和 IOB3。 接近開關(guān)實質(zhì)為一種非接觸式的傳感器，此處采用反射式紅外光電傳感器ST198。 數(shù)據(jù)無線通信系統(tǒng)設(shè)計 數(shù)據(jù)無線通信系統(tǒng)實現(xiàn)了遙控計算機(jī)和機(jī)器人雙向的數(shù)據(jù)交換。體積小，約 ，且接收發(fā)射合一。該模塊在內(nèi)部集成了高頻發(fā)射、高頻接收、 PLL 合成、 FSK 調(diào)制 /解調(diào)、參量放大、功率放大、頻道切換等功能。 圖 320 接近開關(guān) 1的電路 圖 Fig320 The circuit of the approaching switch 1 履帶式移動機(jī)器人無線通訊模塊的硬件設(shè)計 無線通信環(huán)節(jié)是整個系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，它聯(lián)系著作業(yè)現(xiàn)場的移動機(jī)器人和遙控處的計算機(jī)，是圖像信息、傳感器信息和控制量信息的傳輸通道。我們采用以下的方法增加中斷端口。 3)接近開關(guān)的電路設(shè)計 用四個接近開關(guān) (1～ 4)安裝在移動機(jī)器人的四周，以克服超聲波探測時的 “盲區(qū) ”及應(yīng)付突發(fā)的物體。超聲波在發(fā)射的瞬間，有部分聲波會直 圖 318多路選通控制電路圖 Fig318 The controlling figure of multiroute selection 接串入接收端產(chǎn)生 “強(qiáng) ”的虛假反射波。由于超聲波在傳播中，其能量會隨傳輸距離的增大而減小，從遠(yuǎn)距離障礙物反射的回波信號一般比較弱 (為 mV級 )，所以需要經(jīng)過多級信號放大處理 .該移動機(jī)器人系統(tǒng)采用了三級放大處理，將信號放大約 150萬倍，然后經(jīng)整形電路輸出。典型圖316超聲波障礙距離探測系統(tǒng)的原理圖 20 的做法是按照 15度的間隔進(jìn)行配置，這樣一周 360度共需要 24個。其原理為 :檢測從發(fā)射換 19 能器發(fā)出的超聲波，經(jīng)氣體介質(zhì)傳播到接收換能器的時間，即渡越時間，渡越時間與氣體介質(zhì)中的聲速相乘，便可得到超聲波發(fā)射器和接收器之問的距離。超聲波與光波的某些特性相似，如反射、折射等，波長短，繞射小，能成為射線定向傳播。機(jī)械方式有加爾統(tǒng)笛、液哨和氣流旋笛等。據(jù)此可 18 得履帶式移動機(jī)器人的從單片機(jī)控制結(jié)構(gòu)圖如圖所示。我們采用的是北京四 通電機(jī)有限責(zé)任公司生產(chǎn)的混合式步進(jìn)電動機(jī)細(xì)分驅(qū)動器，具體型號與參數(shù)如表 33所示。 步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖信號轉(zhuǎn)換成直線或角位移的執(zhí)行元件，它不能直接接到交直流電源上工作，而必須使用專用設(shè)備形成步進(jìn)電機(jī)控制驅(qū)動系統(tǒng) [10]。它的運行要有步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器來進(jìn)行驅(qū)動，驅(qū)動器把控制系統(tǒng)發(fā)出的脈沖信號轉(zhuǎn)化為步進(jìn)電機(jī)的角位移，也就是說，控制系統(tǒng)每發(fā)出一個脈沖信號，通過驅(qū)動器就是步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)一個步距角，因此步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速與脈沖信號的頻率成 正比。 3)行程開關(guān)的設(shè)計 15 履帶式移動機(jī)器人五自由度機(jī)械臂各關(guān)節(jié)的極限檢測是由行程開關(guān)實現(xiàn)的。五個關(guān)節(jié)所選用的步進(jìn)電機(jī)的型號及相關(guān)參數(shù)如表 32所示。它的值取決于繞組內(nèi)電流的 14 值及通電相數(shù)。步進(jìn)電機(jī)的主要參數(shù)及性能指標(biāo)有 : 相數(shù) m:電器上獨立成系統(tǒng)而存在的回路個數(shù)即是相數(shù)。 (3)可以用數(shù)字信號直接進(jìn)行開環(huán)控制，整個結(jié)構(gòu)簡單廉價。對這種電機(jī)施加一個電脈沖后，其轉(zhuǎn)軸 就轉(zhuǎn)過一個角度，稱為一步 。兩個外部中斷源 。 AT89C2051的機(jī)構(gòu)引腳圖如圖 39。根據(jù)實際需要在程序中對兩個控制單元的各控制位進(jìn)行置位或復(fù)位，可以實現(xiàn)對異步串行口工作方式、中斷等的設(shè)置；通過對狀態(tài)的讀取，可以調(diào)整和控制通信。實現(xiàn)串行數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞街饕腥N，移位寄存器方式、異步串行方 9 式和同步串行方式。復(fù)位電路根據(jù)需要有不同的結(jié)構(gòu)和特性， 在實際需要中，主要有上電自動復(fù)位和人工手動復(fù)位兩 種要求。同時主單片機(jī)還處理傳感器采集到的各種信息并把 遙控計算機(jī)所需要的相關(guān)信息傳輸?shù)竭b控計算機(jī)。 主單片機(jī)的選擇及控制系統(tǒng)設(shè)計 當(dāng)前微控制器主要有 MCS51系列單片機(jī)， AVR系 列單片機(jī)， PIC系列單片機(jī)，DSP控制器，以及 ARM處理器。當(dāng)前投入使用的移動機(jī)器人控制系統(tǒng)廣泛采用分布式控制結(jié)構(gòu)。 5 3 履帶式移動機(jī)器人的硬件設(shè)計 為了使履帶式移動機(jī)器人實現(xiàn)無線控制，希望它能夠滿足以下要求 : ，而且易于升級，能夠方便的配置不同類型的傳感器如超聲波傳感器和 CCD攝像機(jī)等。 圖 21履帶式移機(jī)人的運動機(jī)構(gòu)簡圖 Fig21 The simple chart of motorial framework of Track Robot 履帶式移動機(jī)器人的控制系統(tǒng)總體設(shè)計 該機(jī)器人的體系結(jié)構(gòu)采用模塊化結(jié)構(gòu)，各個模塊都是相對獨立的運行，協(xié)調(diào) 4 工作，其硬件總體框圖如圖 22所示。該軸過主從動軸所確定平面的幾何中心。同時，由于其研制目標(biāo)是 “高科技戰(zhàn)斗機(jī)器 ”，裝備強(qiáng)大的火力使其未來的軍事用途前景也十分廣闊。 20世紀(jì) 90年代以來，以研制高水平的環(huán)境信息傳感器和信息 2 處理技術(shù)，高適應(yīng)性的移動機(jī)器人技術(shù)、真實環(huán)境下的規(guī)劃技術(shù)為標(biāo)志，開展了移動機(jī)器人更高層次的研究。按作業(yè)空間來分，可分為陸地移動機(jī)器人、水下機(jī)器人、無人飛機(jī)和空間機(jī)器人。劇中的人造機(jī)器 [1]取名為 Robota(捷克語 )，英語 Robot由此衍生而來，在我國則譯為 “機(jī)器人 ” 。機(jī)器人已經(jīng)能夠使用工具，能看，能聽，能說，并且開始能進(jìn)行一些決策和思考的智能行為，其應(yīng)用也從傳統(tǒng)的加工制造業(yè)逐漸擴(kuò)展到海軍、海洋探測、宇宙探索等領(lǐng)域，并開始進(jìn)入家庭和服務(wù)行業(yè)。 關(guān)鍵詞：履帶式機(jī)器人；無線控制； SPCE061A； AT89C2051； I Abstract Usually,wireless munication is used as a essential muication methold for a moving robot municating with the environment ,because it gives the robot a wide space to move. This essy sets a crawlertype moving robot as the