基于繪圖板程序的家政機器人室內定位系統實(shí)現

隨著(zhù)經(jīng)濟發(fā)展的高速化，人們的生活節奏也越來(lái)越快，家政機器人DR（Domestic Robot)，因能夠代替人完成家政服務(wù)工作而受到了更多都市市民的青睞。目前，低端DR以單一的輸入功能如清潔功能等重復性作業(yè)為主，缺乏與用戶(hù)的交互；高端DR雖然功能完善，但是價(jià)格昂貴，不易為普遍用戶(hù)接受。本文設計的系統是通過(guò)上位機的路線(xiàn)繪制程序與用戶(hù)進(jìn)行交互，以低成本便捷的方式實(shí)現對DR的室內定位控制(Indoor Positioning Control)，具有很好的實(shí)用性。
1 系統結構
系統整體構架分為上位機信息發(fā)送系統和機器人子系統兩個(gè)部分。上位機端采用VB編寫(xiě)的繪制路線(xiàn)程序作為可視控制平臺，實(shí)現房屋布局圖載入、行進(jìn)路線(xiàn)繪制、坐標提取、路線(xiàn)信息計算與無(wú)線(xiàn)傳輸等功能。機器人處理子系統采用FPGA芯片作為核心處理器，結合SoPC技術(shù)和Verilog硬件描述語(yǔ)言以完成對FPGA芯片的配置、Nios II軟核實(shí)現路線(xiàn)信息的無(wú)線(xiàn)接收、提取路線(xiàn)信息。使用Verilog硬件描述語(yǔ)言搭建電機和舵機的PWM控制模塊,控制電機與舵機配合，完成路線(xiàn)的行駛。其系統框圖如圖1所示。

2.1.2 串口無(wú)線(xiàn)模塊
PC機路線(xiàn)繪制程序將信息打包通過(guò)串口傳輸到無(wú)線(xiàn)模塊CC1100-232后發(fā)送出去。CC1100是TI公司的高性能無(wú)線(xiàn)通信芯片，采用串口工作方式，可以工作在433 MHz/868 MHz/915 MHz公用頻段，串口速率為1.2 Kb/s～38.4 Kb/s。在無(wú)線(xiàn)傳感器、家庭自動(dòng)化、機器人控制等領(lǐng)域有著(zhù)廣泛的應用。
2.2 機器人子系統
機器人子系統的功能是實(shí)現路線(xiàn)信息的接收與執行，由FPGA處理器、CC1100-232無(wú)線(xiàn)模塊、機器人模型組成。
2.2.1 機器人模型
微元路線(xiàn)的準確實(shí)現需要機器人根據路線(xiàn)信息準確地行走，機器人模型設計的關(guān)鍵在于行進(jìn)部分的設計，本系統的機器人行進(jìn)部分由兩個(gè)從動(dòng)輪、一個(gè)帶碼盤(pán)的驅動(dòng)輪、光電對管TCRT5000和電機模組組成。驅動(dòng)輪的電機模組分為130電機和5010舵機兩部分，電機與舵機安裝于驅動(dòng)輪上，電機帶動(dòng)驅動(dòng)輪轉動(dòng)，舵機帶動(dòng)驅動(dòng)輪旋轉。PWM波可以控制電機、舵機轉動(dòng)，調節PWM波的占空比可以改變電機轉速和舵機的轉動(dòng)角度。在驅動(dòng)輪上帶有碼盤(pán)和光電對管TCRT5000，兩者結合可以準確地記錄驅動(dòng)輪轉動(dòng)了多少碼格。