IWILDT双DSP的防爆机器人控制器设备的设计

随着现代科学技术的发展，机器人技术也不断提高，机器人的应用领域不断扩展，人们希望机器人能够灵活地适应各种工作环境，完成更多复杂任务。移动机器人具有优越的机动性和灵活性，在实际中得到了广泛的应用，如交通、医疗、军事等领域。武汉艾崴涉及到的移动机器人是应用于防爆系统中的，考虑到防爆机器人运动过程中需要进行大量的计算，并保证控制的实时性，所以采用双数字信号处理器（DSP）作为防爆机器人的控制CPU。xID安检之家

1 机器人控制器的硬件设计xID安检之家
防爆机器人通常工作在室外或野外环境，环境比较复杂，考虑其运动灵活的特点，在设计控制器时，要求其体积小、操作方便、工作可靠、抗干扰能力强等。TI公司生产的专用于电机数字化控制的DSP：TMS320LF2406（以下简称 LF2406），除了具有一般 DSP的改进的哈佛结构、多总线结构和流水线结构等优点外,还采用高性能静态 CMOS 技术,电压从 5V 降为 3.3V，减少了功耗。并且指令执行速度提高到 40MIPS，几乎所有指令都可以在 25ns 的单周期内完成。而且它具有电机控制应用所必需的外设如：32K 片内 FLASH、2K 单口 RAM、544 字双口 RAM、串行外设接口 SPI、串行通信接口 SCI、两个事件管理模块、16 通道 A/D 转换器和CAN 控制器模块。它集DSP的信号高速处理能力和适用于电机控制的外围电路于一体，大大减少了控制系统的体积，提高了系统的性价比。xID安检之家
防爆机器人控制器采用主从 CPU 控制方式，主 从 CPU 均采用 LF2406。主 DSP 接收并处理各功能模块的信息，它与各功能模块之间采用标准串口通讯，从 DSP 控制各电机运行，主从 DSP 之间用串行通信外设接口 SPI 通讯。控制器结构如图 1所示。xID安检之家
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1.1 无线通信模块xID安检之家
该防爆机器人由 TC35 无线通信模块控制，TC35 是 Siemens 最新推出的新一代 GSM 模块，它 与 GSM phase 2/2+兼容、双频(GSM900/GsMl800)、RS232 数据口、符合 ETSI标准 GSM07.07 和 GSM07.05,且易于升级为GPRS模块。TC35的数据输入输出接口实际上是一个串行异步收发器，它通过标准RS232 串口与主 DSP 连接，通过这一接口可以用 AT命令集切换操作模式，可以使它处于语音、数据、短消息或传真模式。本系统采用手机短消息方式遥控。通过手机发送出机器人控制模式的指令。xID安检之家

1.2 全局定位模块xID安检之家
当主 DSP 接收到命令时，各定位传感器进入工作状态，利用 GPS 接收机通过 GPS 天线接收卫星信号，解算出机器人的位置信息。但当车辆行驶在城市高楼区、林荫道、隧道和立交桥下等区域时，常出现 GPS卫星信号被遮挡或多径效应问题，当卫星少于 4颗，GPS 接收机就无法正确定位，或者受多径效应的影响导致定位精度很差[3]。将 GPS定位技术和电子罗盘技术结合起来，能很好地解决车辆短时间内丢失GPS卫星信号的问题，获得更高的定位精度及可靠性。xID安检之家

1.3 超声波传感器信息采集模块xID安检之家
在防爆机器人的车体上安装有10个超声波传感器,前方6个、左方和右方各2个，分别用于探测各自方向上障碍物的信息。该系统选用了美国Acroname公司的6500Series超声测距模块及相应的超声换能器。这种传感器的特点是，不像一般的超声传感器那样上电就开始工作，而是在给定一个工作信号以后才向外界发射超声波，进行一次测距，而后又进入休眠状态，直到给出下一个工作信号。xID安检之家

这种工作方式的突出优点是，在用超声波传感器阵列且各传感器相互距离较近的情况下，可以使不同的传感器分时工作，从而最大限度地减小相互之间的干扰。6500 Series超声测距模块检测到主机发出的工作信号，进入测距状态，在探测到障碍物以后，并不能直接给出测量距离，而只是返回主机一个高电平。这样，主机就需要根据自己发送工作命令与收到返回信号之间的时间差解算出待测距离。另外，传感器系统采用了超声波阵列的形式，即同时使用了多个超声波传感器，如果每个传感器都由系统主DSP直接控制，将会占用相当的CPU 时间，浪费了 CPU 资源。因此，单独做一块超声波传感器信息采集卡，由MCS-51 单片机作为CPU，处理每个传感器的数据，再通过标准串口与系统主DSP通讯，接收主 DSP 命令，并向主 DSP 返回各路传感器的测量距离信息。