基于arm太陽能割草機器人控制系統(tǒng)的研究-在線瀏覽
2025-08-05 14:07本頁面
【正文】 陽光下易于氧化，使蓄電池壽命過短，因此鎳氫電池不太適合本系統(tǒng)。雖然價格相對其它三種高，但其性價比具有更大的優(yōu)勢，因此本系統(tǒng)采用鏗電池作為蓄電池。另一種，電機用來驅(qū)動割草機車輪的行走，稱為行走驅(qū)動電機。直流電機又分為有刷直流電機和無刷直流電機，但是有刷直流電機易于磨損，所以本系統(tǒng)采用無刷直流電機。蓄電池為割草機最重的部件，由于要保證萬向輪具有高的靈活度，不可以在萬向輪上加載過大的力，因此將蓄電池放在割草機的后部。割草電機在高速旋轉(zhuǎn)的過程中會產(chǎn)生大量的熱能，為了避免人割草機內(nèi)部的積累，將割刀放在割草機空間較大前半部分。這樣是割草機器人看起來比較美觀簡約，并且大大減小割草機的重量。割草機的外殼采用ASA塑料，其優(yōu)點是:良好的物理性能，抗老化性能強，可以應(yīng)對比較惡劣的氣候變化，耐高溫性能好，并且還可以防止靜電，減少了車體靜電對塵土的吸附和對電路板的噪聲干擾。在家用太陽能割草機上利用的傳感器應(yīng)該具備以下特點:滿足系統(tǒng)的要求。技術(shù)成熟。但是現(xiàn)在市場上的傳感器種類很多，但是它們各有優(yōu)缺點，因此本系統(tǒng)采用幾種傳感器的組合。市場上的運動方位傳感器有很種，例如陀螺儀，傾角儀等。現(xiàn)在比較常用的測距傳感器有超聲波傳感器，紅外傳感器，激光傳感器，但是激光傳感器價格比較高，不太適合應(yīng)用在家庭設(shè)備上，在本系統(tǒng)中不予考慮。超聲波傳感器選擇GH311 RT模塊，它的有效距離為10cm800cm，雖然存在著盲區(qū)，但是對家庭割草機來說己經(jīng)完全能夠滿足檢測障礙物的要求。在本系統(tǒng)中設(shè)計了能量管理決策系統(tǒng)，基站系統(tǒng)，環(huán)境感知系統(tǒng)，電機控制系統(tǒng)等?；鞠到y(tǒng)為定位系統(tǒng)，這里設(shè)計了超聲波傳感器、微波傳感器及電子羅盤結(jié)合得出割草機在割草區(qū)域內(nèi)的極坐標，對割草機進行定位，處理器根據(jù)割草機所在的位置進行指導(dǎo)割草機的行走方向并可以根據(jù)坐標判斷割草機是否走過該區(qū)域。電機控制系統(tǒng)用于對割草機的直行，加速，轉(zhuǎn)向，倒退的控制。在本系統(tǒng)中，牽扯到電子地圖的建立、行走過程位置的記錄、重復(fù)率的判斷、邊界的判斷、是否有未走過的判斷、在行走過程中障礙物位置的記錄及割草機對障礙物的躲避計算，這些都需要控制器具有高時效性和高信息吞吐量，因此本系統(tǒng)引入數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，負責全局的存儲、處理和維護，整個系統(tǒng)的環(huán)境和工作過程位置的記錄、推理知識以及融合傳感器信息。避障系統(tǒng)獲得障礙物的距離，并傳送給處理器。規(guī)劃系統(tǒng)根據(jù)數(shù)據(jù)庫處理的結(jié)果對割草機進行行為規(guī)劃。本章對太陽能割草機器人的基本結(jié)構(gòu)進行了設(shè)計，根據(jù)設(shè)計要求選擇了割草機各個部分，設(shè)計出割草機機體內(nèi)部各部件的分布，設(shè)計出了太陽能割草機器人控制結(jié)構(gòu)以及數(shù)據(jù)處理結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)主控制器采用三星公司生產(chǎn)的32位RISC處理器S3C2410[331o S3C2410為一款性價比非常高的CPU，它的內(nèi)核基于ARM920T，帶有MMU (Memory Management Unit)功能，其主頻達到203MHz，同時它還采用了AMBA(Advanced Microcontroller BusArchitecture)的新型總線結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了MMU, AMBABUS, Harvard的高速緩沖體系結(jié)構(gòu)，同時支持Thumb 16位壓縮指令集，從而可以滿足以較小存儲空間存儲指令的需求，獲得32位的系統(tǒng)性能。S3C2410X在包含ARM920T核的同時，增加了豐富的外圍資源，如圖下圖所示。.外部存儲器管理((SDRAM控制器和芯片選擇邏輯)。.4個通道的DMA，支持存儲器和I/O口之間的傳輸，以碎發(fā)模式提高傳輸率。.8通道的10位ADC，最高速率可達500kB/s, 10位分辨率。. IIS總線接口。.2個SPI接口。.16位看門狗定時器。.8通道10位AD控制器。 CPU核心電路的設(shè)計CPU電路是整個系統(tǒng)硬件的基礎(chǔ)和控制核心，由于S3C2410本身對RAM要求很大，但是S3C2410只有16K cache，這還遠遠不夠系統(tǒng)的運行，因此必須擴展SDRAM作為數(shù)據(jù)暫存空間。核心電路主要由CPU,
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