移动机器人控制系统硬件结构
DANBACH ROBOT

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控制系统硬件主要包含主控板硬件、电机驱动以及超声波测距模块。
(1)主控板硬件：主控板是移动机器人的硬件控制中心，主要负责各模块管理协调和数据通信任务，主控芯片采用TI公司2000控制型DSP。主控板主要负责与上位机的通信，电机驱动的控制信息可以由上位机经过主控板传输到电机驱动控制器。同时主控板检测电机码盘提供的正交编码脉冲信号用作机器人的定位。距离检测模块接口主要由主控板负责。超声波测距模块由主控板进行管理，发射信号的产生，接收信号的检测处理和超声波运行时间的读取都由主控板控制完成。如果激光测距传感器和双目相机的接口为RS232串口，那么主控板也可以作为这类距离传感器的接口芯片，减少上位机的接口负荷，优化系统结构。
(2)电机驱动模块：移动机器人有四个定向轮，分别由四个完全相同的驱动电机驱动。为保证驱动电机闭环调速的实时、准确性和运行的稳定、独立性，每个驱动电机将由各自电机驱动控制器单独驱动。每个电机驱动模块由个带有通信接口的控制器和电机驱动单元组成。电机驱动模块控制芯片接收控制指令，计算出驱动电机运行速度和方向，给出驱动电机控制电压，同时通过驱动电机同轴光电码盘检测电机运行速度，对驱动电机目标速度和实际速度差值进行定运算，给出驱动电机控制电压值，完成驱动电机的闭环调速。
(3)超声波测距模块：超声波是种在弹性介质中的机械振荡，传播速度仅为光波的百万分之，纵向分辨率较高。超声波对色彩、光照度、外界光线和电磁场不敏感，因此超声波测距对于被测物处于黑暗、有灰尘或烟雾、强电磁干扰、有毒等恶劣的环境下有定的适应能力，在液位测量、机器人避障和定位、倒车雷达、物体识别等方面有广泛应用。由于超声波传播不易受干扰，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远，因而超声波经常用于距离的测量。超声波测距模块为移动机器人提供障碍物距离信息。使用渡越时间法测量距离。控制器产生方波信号，经过功率放大到超声波换能器输出，输出超声波在空气中以声速传播，经障碍物反射回来，由接收超声波换能器接收。由于超声波信号在空气中衰减，接收换能器输出的电信号其微弱，大都为毫伏，并且会掺杂些噪声干扰，所以需要对接收信号进行放大和滤波。调理过的信号再通过检波和整形即可被控制芯片使用。从控制芯片发射超声波信号开始到接收检测到整形后的信号即为超声波的传输时间，从而计算出障碍物距离。

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