智能移動機器人的多功能數據采集系統

2014年01月22日11:03:04 本網站我要評論(2)字號：T | T | T

王耀南，肖　贊，陳友輝

（湖南大學電氣與信息工程學院，湖南長沙　４１００８２）

摘　　　要：本文針對智能移動機器人環境感知和自身狀態信息獲取的需求，提出了一個嵌入式多功能數據采集系統的設計與實現方案，該數據采集系統采用了ＰＣ／１０４總線與外部進行數據交互，包含了４個超聲波測距通道，６路４２０ｍＡ電流信號與０５Ｖ電壓信號可選的采集電路，８路數字信號輸入和８路數字信號輸出電路。文章詳細介紹了數據采集系統硬件電路組成，對總線接口電路，超聲波檢測電路，數字信號輸入輸出電路，模擬信號檢測以及各部分功能電路進行了詳細設計與實現。該系統結構簡單，實用性強，在智能移動機器人環境感知和自身狀態信息獲取中得到了很好的應用。

關　鍵　詞：移動機器人；ＰＣ／１０４；超聲波；數據采集

１　引　言

智能移動機器人，服務機器人等智能移動設備在日常生活，工程作業以及軍事上有著廣泛的應用［１］。它們在未知的復雜環境中進行目標作業時都需要對自身狀態，如位移，壓力，溫度等進行采集，同時還需要對障礙物信息具備很強的感知能力［２］。智能移動機器人上安裝著多種傳感器，例如超聲波傳感器，溫度傳感器，接觸開關等，這些傳感器就組成了機器人的環境和狀態感知系統。為了對感知系統中傳感器數據進行采集，機器人需要使用一個數據采集和傳輸系統實時采集傳感器數據，并將結果傳輸給決策層。

現有使用ＵＳＢ和ＩＳＡ總線進行數據傳輸的模擬信號采集系統［３］，以及使用串口進行數據傳輸的超聲波測距系統［４］，但都不能對智能移動機器人上使用的超聲波測距傳感器，溫度傳感器，壓力傳感器和位置開關同時進行數據采集。

為此本文采用易于擴展，組合靈活的ＰＣ／１０４總線規范［５］，結合單片機簡單、可靠、控制功能強的特點開發出一款對智能移動機器人上超聲波測距傳感器，溫度和壓力傳感器，位置開關同時進行數據采集的多功能數據采集系統，這樣既滿足了機器人多傳感器采集需求，也大大簡化了機器人環境和狀態感知系統的結構。

２　數據采集系統功能介紹

多功能數據采集系統采用ＰＣ／１０４總線規范的堆棧式設計，可以直接通過ＰＣ／１０４總線與智能移動機器人主控制器相連。數據采集系統接收機器人主控制器的指令完成相應的工作方式和狀態的設置。采集系統的主要功能模塊，如圖１所示。

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智能移動機器人的多功能數據采集系統

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