应用DSP核心板一种新型机器人导航系统设计.docx
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1、应用DSP核心板一种新型机器人导航系统设计随着科学技术发展和人民生活水平提高,机器人已经开始进入了人们的生活中。这个时代的来临,出现了各种新型机器人,如清扫机器人、安防机器人。移动机器人的最重要的部分之一:导航系统,更加引起机器人领域的关注。机器人导航系统对许多机器人应用领域至关重要如:智能仓库,超市导购,家用机器人,自动化图书馆,智能医院等。比较普遍的是寻线机器人。作者在读研期间,多次参加这类机器人比赛和设计。实际设计中发现:因为受到固定线的限制,这种体系并不能实现真正意义上的全方位的自主运行。另外,这种方法受到光的影响很大,不能实际的应用与生活中。线在地表也会影响地面美观。在经过充分的文献
2、查找和思考后提出了一种新的机器人导航系统,把RFID,地磁感应,DSP等技术融合。进行了实际的系统硬软件设计和稳定性测试。1导航硬件系统我们开发的硬件系统主要由:DSP核心板,RFID板,系统主板,电子罗盘,驱动板构成。1.1DSP核心板我们自行设计的DSP系统采用TMS320F2812为核心,2812是TI公司的一款用于控制的高性能、多功能、高性价比的32位定点DSP芯片。核心采用高速的处理机,主要是考虑以后对于系统的二次开发。以及方便算法的移植。指令系统最高可在150MHZ主频下工作,并带有18k的0等待周期片上SRAM和128k片上存取时间为36nsFLASH。其片上外设主要包括ADC、
3、双SCI、SPI、McBSP、eCAN等,并带有事件管理模块(EVA、EVB),分别包括6路PWM/CMP、2路QEP、3路CAP、2路16位定时器。其中的双SCI可以一路接传感器一路接PC及时输出调试信息。16位的PWM可以实现精细的调速。CAP等方便了与传感器的接口。最大输入为3V的16路、12位,转换时间为80ns的ADC可以同时接16路距离传感器。2812拥有16×16位双乘法累加器,可以为处理射频和地磁方向信号提供足够的处理速度。由于2812核心电压(1.8V)和起振频率的特殊性,此核心板采用无源晶振。核心板采用TPS767D318双路输出低压降LDO。提供双电源,保证了
4、核心电压1.8V的稳定供给。TPS767D318有高速的瞬态响应,专用于DSP,最大可以提供1A的电流。可以实现对IO和核心的分时复位。有上电复位功能,低压保护功能,其复位延迟时间为200ms。有过热保护功能。最大功率计算可以用式1计算。其中TJMAX是最大允许温度,根据经验一般TPS767D318为125度左右。TA是环境温度。RθJA是连接阻抗。对于28管脚通常为27.9°C/W。实际的功耗可由式2计算,其中VI和VO分别为输入输出电压,IO为输出电流。在外围电压滤波方面采用多级坦电容(104和220uF)并联的方式。这样的设计可以产生低ESR的效果。根据经验,在频域,
5、104能极大的滤除高频干扰,而220uF能够最佳程度的降低电压的低频干扰。1.2系统主板与传感模块关于电源,系统采用12V锂电池供电,采用三端正电压调节器调节电压。内部集成功率保护。输出电流可以达到1A。输入耐压可以到达30V。提供充电接口,通过开关进行控制,电路板上留有接口,可以对锂电池进行充电。定位装置采用射频技术(RFID)。RFID已经成为一个热门的技术。最近沃尔玛通过了一项;要求其前100家供应商在2005年1月之前向其配送中心发送货盘和包装箱时使用RFID技术,2006年后逐步在单件商品中使用这项技术”的决议。从信息传递的基本原理来说,射频识别技术在低频段基于变压器耦合
6、模型(初级与次级之间的能量传递及信号传递),在高频段基于雷达探测目标的空间耦合模型(雷达发射电磁波信号碰到目标后携带目标信息返回雷达接收机)。最基本的RFID系统由三部分组成:标签、阅读器、天线。按作用距离可分为密耦合卡(作用距离小于1厘米)、近耦合卡(作用距离小于15厘米)、疏耦合卡(作用距离约1米)和远距离卡(作用距离从1米到10米,甚至更远)。本系统采用近耦合卡。射频模块与2812的SCIA口进行通讯。通过对数据流进行解码,判断机器人的位置。接着是红外避障模块。一般机器人的避障可以采用红外反射的方法,这在机器人比赛中比较普遍。GPIO控制红外线的发射,然后如果遇到障碍物会反射回来,接收管
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