智能移動(dòng)機(jī)器人的多功能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

2014年01月22日11:03:04 本網(wǎng)站我要評(píng)論(2)字號(hào)：T | T | T

王耀南，肖　贊，陳友輝

（湖南大學(xué)電氣與信息工程學(xué)院，湖南長(zhǎng)沙　４１００８２）

摘　　　要：本文針對(duì)智能移動(dòng)機(jī)器人環(huán)境感知和自身狀態(tài)信息獲取的需求，提出了一個(gè)嵌入式多功能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方案，該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采用了ＰＣ／１０４總線與外部進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，包含了４個(gè)超聲波測(cè)距通道，６路４２０ｍＡ電流信號(hào)與０５Ｖ電壓信號(hào)可選的采集電路，８路數(shù)字信號(hào)輸入和８路數(shù)字信號(hào)輸出電路。文章詳細(xì)介紹了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)硬件電路組成，對(duì)總線接口電路，超聲波檢測(cè)電路，數(shù)字信號(hào)輸入輸出電路，模擬信號(hào)檢測(cè)以及各部分功能電路進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，實(shí)用性強(qiáng)，在智能移動(dòng)機(jī)器人環(huán)境感知和自身狀態(tài)信息獲取中得到了很好的應(yīng)用。

關(guān)　鍵　詞：移動(dòng)機(jī)器人；ＰＣ／１０４；超聲波；數(shù)據(jù)采集

１　引　言

智能移動(dòng)機(jī)器人，服務(wù)機(jī)器人等智能移動(dòng)設(shè)備在日常生活，工程作業(yè)以及軍事上有著廣泛的應(yīng)用［１］。它們?cè)谖粗膹?fù)雜環(huán)境中進(jìn)行目標(biāo)作業(yè)時(shí)都需要對(duì)自身狀態(tài)，如位移，壓力，溫度等進(jìn)行采集，同時(shí)還需要對(duì)障礙物信息具備很強(qiáng)的感知能力［２］。智能移動(dòng)機(jī)器人上安裝著多種傳感器，例如超聲波傳感器，溫度傳感器，接觸開關(guān)等，這些傳感器就組成了機(jī)器人的環(huán)境和狀態(tài)感知系統(tǒng)。為了對(duì)感知系統(tǒng)中傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，機(jī)器人需要使用一個(gè)數(shù)據(jù)采集和傳輸系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集傳感器數(shù)據(jù)，并將結(jié)果傳輸給決策層。

現(xiàn)有使用ＵＳＢ和ＩＳＡ總線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪M信號(hào)采集系統(tǒng)［３］，以及使用串口進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)某暡y(cè)距系統(tǒng)［４］，但都不能對(duì)智能移動(dòng)機(jī)器人上使用的超聲波測(cè)距傳感器，溫度傳感器，壓力傳感器和位置開關(guān)同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。

為此本文采用易于擴(kuò)展，組合靈活的ＰＣ／１０４總線規(guī)范［５］，結(jié)合單片機(jī)簡(jiǎn)單、可靠、控制功能強(qiáng)的特點(diǎn)開發(fā)出一款對(duì)智能移動(dòng)機(jī)器人上超聲波測(cè)距傳感器，溫度和壓力傳感器，位置開關(guān)同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的多功能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，這樣既滿足了機(jī)器人多傳感器采集需求，也大大簡(jiǎn)化了機(jī)器人環(huán)境和狀態(tài)感知系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。

２　數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)功能介紹

多功能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采用ＰＣ／１０４總線規(guī)范的堆棧式設(shè)計(jì)，可以直接通過ＰＣ／１０４總線與智能移動(dòng)機(jī)器人主控制器相連。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)接收機(jī)器人主控制器的指令完成相應(yīng)的工作方式和狀態(tài)的設(shè)置。采集系統(tǒng)的主要功能模塊，如圖１所示。

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