拖地机设计中保证直线行走的设计方案

行业新闻、技术设计 · 2016/04/26
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拖地机器人最关键的是高效率的全覆盖算法,算法稳定工作的前提是轮子走的路线要能确切知道。比如,在轮子打滑的时候,由于...

拖地机器人最关键的是高效率的全覆盖算法,算法稳定工作的前提是轮子走的路线要能确切知道。比如,在轮子打滑的时候,由于机器本身无法得知发生了打滑,因此算法还是依照航向改变以前的参数运行,最终导致错误。撇除轮子打滑的因素,大部分时间拖地机运行也需要维持直线方式的行走。因此两个轮子需要进行速度PID控制,尽量让两个轮子走过的距离大致相等。当然在经过一段距离后,这并不能确保方位没发生偏离,实际试验结果证明也的确无法保证,因此还需要内部加陀螺仪实现。这里先研究轮子控制的问题。

马达采用250RPM的直流减速马达,马达后面安装测速转盘,有26个孔,见图6-6,用槽型光电传感器检测。最高速度设置马达减速输出每秒4转,按照减速马达的参数,减速比为26:1,因此实际的马达转速是4*26=104转/秒,测速盘输出的脉冲则是104*26=2704个脉冲/秒。

测速脉冲N=676*n 其中n是减速马达输出轴每秒的转速。

定义 快速为轮子每秒4转,中速2,慢速1

转换为脉冲是快速2704个/1s 中1352个/1s 慢676个/1s,

分三档,慢速情况将pwm脉宽加宽或者减少5

中速情况将pwm脉宽加宽或者减少10

快速情况将pwm脉宽加宽或者减少12

马达输出轴1圈,测速盘26转,脉冲数676个

轮子一圈的外周长是15cm.因此676个测速脉冲对应行走15cm,因此1cm对应67个脉冲。

有关2个轮子的速度均衡问题:由于2个轮子的马达特性不完全一致,同样的PWM占空比会导致马达速度有微小的差异,误差的积累可能会使拖地机实际的行走路线不是直线,而是偏向一边。为此,需要对两边的马达速度进行协调,使马达转速一致。采用经典自动控制中的PID调节可以实现。

拖地机设计中保证直线行走的设计方案