智能移動機器人的多功能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

2014年01月22日11:03:04 本網(wǎng)站我要評論(2)字號：T | T | T

王耀南，肖　贊，陳友輝

（湖南大學電氣與信息工程學院，湖南長沙�。矗保埃埃福玻�

摘　　　要：本文針對智能移動機器人環(huán)境感知和自身狀態(tài)信息獲取的需求，提出了一個嵌入式多功能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)方案，該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采用了ＰＣ／１０４總線與外部進行數(shù)據(jù)交互，包含了４個超聲波測距通道，６路４２０ｍＡ電流信號與０５Ｖ電壓信號可選的采集電路，８路數(shù)字信號輸入和８路數(shù)字信號輸出電路。文章詳細介紹了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)硬件電路組成，對總線接口電路，超聲波檢測電路，數(shù)字信號輸入輸出電路，模擬信號檢測以及各部分功能電路進行了詳細設計與實現(xiàn)。該系統(tǒng)結構簡單，實用性強，在智能移動機器人環(huán)境感知和自身狀態(tài)信息獲取中得到了很好的應用。

關　鍵　詞：移動機器人；ＰＣ／１０４；超聲波；數(shù)據(jù)采集

１　引　言

智能移動機器人，服務機器人等智能移動設備在日常生活，工程作業(yè)以及軍事上有著廣泛的應用［１］。它們在未知的復雜環(huán)境中進行目標作業(yè)時都需要對自身狀態(tài)，如位移，壓力，溫度等進行采集，同時還需要對障礙物信息具備很強的感知能力［２］。智能移動機器人上安裝著多種傳感器，例如超聲波傳感器，溫度傳感器，接觸開關等，這些傳感器就組成了機器人的環(huán)境和狀態(tài)感知系統(tǒng)。為了對感知系統(tǒng)中傳感器數(shù)據(jù)進行采集，機器人需要使用一個數(shù)據(jù)采集和傳輸系統(tǒng)實時采集傳感器數(shù)據(jù)，并將結果傳輸給決策層。

現(xiàn)有使用ＵＳＢ和ＩＳＡ總線進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪M信號采集系統(tǒng)［３］，以及使用串口進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)某暡y距系統(tǒng)［４］，但都不能對智能移動機器人上使用的超聲波測距傳感器，溫度傳感器，壓力傳感器和位置開關同時進行數(shù)據(jù)采集。

為此本文采用易于擴展，組合靈活的ＰＣ／１０４總線規(guī)范［５］，結合單片機簡單、可靠、控制功能強的特點開發(fā)出一款對智能移動機器人上超聲波測距傳感器，溫度和壓力傳感器，位置開關同時進行數(shù)據(jù)采集的多功能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，這樣既滿足了機器人多傳感器采集需求，也大大簡化了機器人環(huán)境和狀態(tài)感知系統(tǒng)的結構。

２　數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)功能介紹

多功能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采用ＰＣ／１０４總線規(guī)范的堆棧式設計，可以直接通過ＰＣ／１０４總線與智能移動機器人主控制器相連。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)接收機器人主控制器的指令完成相應的工作方式和狀態(tài)的設置。采集系統(tǒng)的主要功能模塊，如圖１所示。

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