全方位移動(dòng)機器人具有全方位移 動(dòng)的功能，可以在兩維平面中提供三自由度的運動(dòng)，能夠在不改變位姿的情況下向 任意方向運動(dòng)，因此可以節約更多時(shí)間。以其此d有的運動(dòng)優(yōu)勢，全方位移動(dòng)足球 機器人在眾多類(lèi)型的移動(dòng)機器人中脫穎而出，引起研究者的廣泛關(guān)注，并在許多領(lǐng) 域得到了廣泛的應用，比如全方位移動(dòng)輪椅.RoboCup 比賽等。本節以上海交通 大學(xué)的“交龍”RoboCup 中型組全方位移動(dòng)機器人(交龍3號JL-Ⅲ) 為例，如 圖3-5-1所示，具體說(shuō)明移動(dòng)機器人的運動(dòng)控制器及運動(dòng)控制方法的應用。

系統結構介紹

全方位移動(dòng)機器人其運動(dòng)執行部件由安裝在機器人的底盤(pán)上的3個(gè)全維輪 構成.輪子直徑為80mm。機器人整體重量為20kg, 機器人尺寸為45mm×45mm×

80mm。 三個(gè)輪子的配置如圖示相互成120°角，每個(gè)輪子單d由一個(gè)電機驅動(dòng)，機 器人的運動(dòng)由3只全維輪的轉動(dòng)合成。

基于行為的高層控制系統由一臺筆記本完成，采用IPC 通信機制(Inter-Process Communication), 實(shí)時(shí)獲取各傳感器信息并輸出控制指令。同時(shí)，底層運動(dòng)控制由 STM32 芯片為核心的ARM 控制系統完成，可進(jìn)行電機控制、持球和開(kāi)球控制(控 制周期為1ms) 。 高層和底層控制系統之間采用波特率為19.2 Kbps 的串口通信 協(xié)議，控制周期為30ms 。場(chǎng)外計算機作為比賽裁判或隊伍教練，發(fā)出全局指令；各 場(chǎng)內機器人以全局指令為指導，自動(dòng)轉換角色，各自采取行為。包括場(chǎng)外計算機以 及所有場(chǎng)上機器人均采用IEEE 802.11a 協(xié)議進(jìn)行局域網(wǎng)通信。系統框架圖如圖 3-5-2所示。

運動(dòng)控制系統由通信模塊、電源模塊、控制模塊和電機驅動(dòng)模塊組成。一塊主 控制板(STM32) 控制3塊驅動(dòng)電路，分別驅動(dòng)3個(gè)全方位輪，實(shí)現3軸聯(lián)動(dòng)。當機器人工作時(shí)，通信模塊負責從PC 機接收指令數據，包括3個(gè)輪子的速度和是否踢 球判斷以及踢球力度�？刂颇�塊將3個(gè)輪子的速度發(fā)送到運動(dòng)控制模塊，并產(chǎn)生 一個(gè)踢球信號控制氣動(dòng)踢球系統產(chǎn)生踢球動(dòng)作。運動(dòng)控制模塊則控制著(zhù)3個(gè)輪子 的速度，并且將通過(guò)閉環(huán)采集到的電機碼盤(pán)信息獲得的3個(gè)輪子的速度反饋回PC 機，供機器人上層策略算法使用。其結構圖如圖3-5-3。通信模塊和運動(dòng)控制模塊的CPU采用的是 STM32F103CB。

STM32 運動(dòng)控制系統同時(shí)控制3路全方位輪的控制，3路d立PWM 信號控 制著(zhù)機器人的3個(gè)電機。每個(gè)電機的驅動(dòng)控制系統如圖3-5-4所示。