基于ARM太阳能割草机器人控制系统的研究 - 图文(4)

2019-04-14 15:55

较低,采用的是坐标比较法,在行走过程中控制器不断记录走过的坐标并存储,在行走的过程中不断地提取走过的位置数据与此刻的位置比较,以判断是否已经走过。但是这样会牵扯到大量数据的处理,传统的数据采集处理系统大多通过文件系统进行数据存储,根据地址提取,文件存储的不足表现为存储效率低,安全性能差和并发性能不佳。因此,为解决以上问题,本系统引入数据库系统。

启动雷达测速确定位置运动方程拟合与数据库中那个走过的位置和边界比较是前进并存入数据库是否否调整方向并前进 图4.1 割草运动系统图

4.1.1嵌入式系统SQLite简介

本系统使用嵌入式数据库SQLite取代文件系统进行数据存储和管理。SQLite是2000年开发出来的一种中小型嵌入式数据库,可以较为方便地运用于嵌入式系统中。它的源代码完全开放,可以免费用于任何用途,包括商业目的。SQLite提供了对SQL92的大多数支持,

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支持多表和索引、事务、视图、触发和一系列的用户接口及驱动。嵌入式数据库有占用存储空间小、可靠性高、可管理性和安全性好,功能齐全,健壮性与可裁减性,互操作性和可移植性好等优点。系统无论在采集效率上还是系统稳定性上都比传统系统有了很大的提升。它的特点如下:

.支持ACID事务; .支持大部分的SQL命令

.零配置一一一无需安装和管理配置; .储存在单一磁盘文件中的一个完整的数据库; .数据库文件可以在不同字节顺序的机器间自由共享; .存储量大,支持数据库大小至2 TB

.体积小,全部源码大概3万行C代码,250 KB,代码完全开放,可以免费用于任何用途,包括商业目的。

应用程序SQL标准接口数据库软件及驱动APII数据库硬件专用驱动芯片数据库实际存储器

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图4.2 嵌入式数据库驱动结构图

4.2关键部分编程的实现 4.2.1主程序的设计

上一章已经对割草机的控制硬件设计做了详细的介绍,本系统控制硬件的工作原理是:定位系统的距离信号经过单片机的简单处理得出简单的坐标信号,传给CPU-ARM芯片,CPU与数据库内的记录数据比较,并将割草机器人此刻坐标存入存储器;超声波避障传感器将障碍物的距离接收到,进过单片机的简单处理得出障碍物距离,与允许距离比较,判断如何走,将行走数据信号传给CPU, CPU综合各种外部信息,决策如何行走,并将障碍物的信息存储在FLASH中。本系统的具体流程如下图4.3。

启动程序初始化接收位置传感器信息接受障碍物信息判断位置坐标情况对障碍物信息处理对信息进行融合得出行走方案根据决策指导电机的行走 图4.3割草机器人的总体框架

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在本系统中,每一部分都有一个单片机作为分处理器,中央处理器可以得到单片机传出的经过简单处理的数据。这样可以大大减少中央处理器的处理量,而且便于中央处理器的管理。由于单片机的价格比较低廉,因此不会过多的增加本系统的成本。 4.2.2超声波避障程序的设计

在本系统中,设计了五个超声波测距模块,每个测距模块都有一个AT89C51单片机对其进行控制计算,单片机与CPU用CAN总线相连。五个测距模块均匀的分布在割草机的前部,五个超声波模块分不同的时间段发射超声波,即:测距模块1首先发射超声波,延时一段时间tY,超声波接收器启动,接收一段时间t、后停止接受;再延时,,后,启动超声波测距模块2,如此运行;当碰到障碍物时,可以根据每个模块两个超声波接受传感器接到返回超声波信号的时间确定其大体的位置。每个超声波测距模块的流程如下图4.4:

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图4.4超声波传感器的流程

传感器每次发射超声波后,为了防止余波干扰,延时ty后再打开接超声波收传感器接受返回信号,这样会出现测距盲区,盲区距离为lm=vty/2。一般而言超声波发射时间越长,测得障碍物效果越好。但发射时间增长,会增加盲区的距离。本系统设定发射时间为0.5ms,即将t,定为0.5ms,则`n,大约为1 Ocm。在割草过程中,一般为了防止割草机由于碰撞产生的损坏,割草机没有必要测到这样短距离之内障碍物,在割草机到障碍物还有一段距离时,割草机器人已经做出了动作。

第五章 总结与展望

5.1总结

本文对太阳能割草机器人的总体结构进行了比较全面的研究,着重研究了太阳能割草机器人的总体结构,能源分配,电机控制系统,测距系统,超声波避障系统;在软件部分介绍了Linux操作系统,将嵌入式数据库引入割草机器人构建了Linux-SQLite系统,以及给出了太阳能割草机的主要部件的编程算法。

根据本文所做的工作,本系统的主要成果大致可以归纳为以下几个方面:

(1)本系统对太阳能割草机所在割草区域内运动定位和避障的方法进行了研究。运动过程中机器人的准确定位是导航与路径规划的必

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