處理和控制信息的主體，它直接決定了機(jī)器人的行為和性能。近幾年來(lái)隨著高性能微控制器和嵌入式系統(tǒng)技術(shù)的不斷進(jìn)步，為各類實(shí)時(shí)控制應(yīng)用提供了解決方案。
嵌入式系統(tǒng)(ES)是計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)、微電子技術(shù)、語(yǔ)音圖像數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，甚至傳感器等先進(jìn)技術(shù)和具體應(yīng)用對(duì)象相結(jié)合后的系統(tǒng)，其是硬件和軟件緊密捆綁在一起的系統(tǒng)。將嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用于滅火機(jī)器人的設(shè)計(jì)中，對(duì)機(jī)器人的性能智能化、網(wǎng)絡(luò)化、小型化都有了明顯提高。
比賽用滅火機(jī)器人需要機(jī)器人有智能較高的自動(dòng)控制性能與可靠的機(jī)械控制性能的同時(shí)保證，才能在短時(shí)間內(nèi)準(zhǔn)確尋找到火源并滅火回家。在此以ARM9處理器為核心，對(duì)基于嵌入式系統(tǒng)的智能滅火機(jī)器人進(jìn)行了設(shè)計(jì)。本文將從硬件和軟件方面講述智能滅火機(jī)器人控制器的實(shí)現(xiàn)方法，并且給出了機(jī)器人滅火的具體實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了方案的可行性，為智能滅火機(jī)器人的進(jìn)一步研究提供了平臺(tái)。
1滅火機(jī)器人的描述
滅火機(jī)器人的外形結(jié)構(gòu)如圖1所示，它的主要構(gòu)件有：紅外發(fā)射傳感器(6個(gè))，紅外接收傳感器(6個(gè))，聲音傳感器(1個(gè))，滅火風(fēng)扇(前后各1個(gè))，遠(yuǎn)紅外火焰?zhèn)鞲衅鞯?前后各7個(gè))。其中紅外發(fā)射和接受傳感器的配合使用可以使機(jī)器人自動(dòng)避障行走。遠(yuǎn)紅外火焰?zhèn)鞲衅骺梢詸z測(cè)光的強(qiáng)弱，用于判斷房間是否有火以及趨光滅火。聲音傳感器用于啟動(dòng)?；趯?shí)踐，風(fēng)扇滅火更為可靠，所以選用風(fēng)扇滅火。
2滅火機(jī)器人的總體設(shè)計(jì)
在智能滅火機(jī)器人系統(tǒng)中，首先要解決的是定位問(wèn)題，故需要一個(gè)好的定位方案。所以，控制核心需要給傳感器留足夠的輸入接口，同時(shí)也要有足夠的輸出接口用于控制外設(shè)。而速度對(duì)滅火機(jī)器人至關(guān)重要，在高速運(yùn)動(dòng)的情況下，需要CPU具有比較強(qiáng)的浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算能力?；谏鲜隹紤]，選擇ARM9為滅火機(jī)器人的控制核心，該控制器硬件功能齊全、功耗小、周邊設(shè)備集成度高，是先進(jìn)的智能機(jī)器人計(jì)算平臺(tái)。它與其他的主要部件如表1所示，系統(tǒng)總體框架如圖2所示。
3滅火機(jī)器人嵌入式系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
3.1控制器系統(tǒng)設(shè)計(jì)
由于嵌入式微處理器對(duì)實(shí)時(shí)任務(wù)具有很強(qiáng)的支持能力，可以完成多任務(wù)并且具有較短的中斷響應(yīng)。因此在設(shè)計(jì)過(guò)程中，采用嵌入式ARM9為核心的控制器(ST公司的STR911FAM44)，實(shí)現(xiàn)了以極少的周邊芯片獲得齊全的功能。ARM9處理器具有體積小，功耗低，性能高的特點(diǎn)。它集成了28路模擬信號(hào)采集通道，可以兼容數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào)，每路精度為10位，因此可以分辨3mV特的輸入電壓變化。8路高速數(shù)據(jù)采集通道每秒可采集50萬(wàn)次信號(hào)。該處理器內(nèi)部采用哈佛結(jié)
