除尘竞赛机器人及其控制策略研究

李亚东，严锡君，严 妍

（河海大学 江苏 南京 210098）

目前机器人的发展已经成为衡量各个国家科技力量的重要标准，欧美、日本等发达国家机器人设计已日趋成熟，种类繁多、功能强大。我国也投入了大量的人、财力进行机器人的研究和开发，非常重视机器人的教学，把机器人作为小学、中学和大学的实训、实践课程，大力开展国家、省和市级各种学生竞赛，极大地推进了机器人在我国的普及，为机器人的研究打下了坚实的基础。

竞赛机器人的设计出现了百花齐放的景象，结构上有人形机器人、轮式机器人、足式机器人和履带机器人等；完成任务上有服务机器人[1]、灭火机器人[2]、除尘机器人、游景点机器人等。针对不同的任务，具有各自的特点，除尘竞赛机器人的主要性能指标是除尘面积的覆盖率及完成的时间。本文采用16位微处理器MSP430F5418微控制器，设计轮式机器人，通过四路直流电机控制机器人的避障和运动，完成竞赛任务。

1 总体结构

由于除尘竞赛机器人完成的任务较单一，并对其体积的大小有严格的规定，所以机器人的设计应尽量简洁实用，避免不必要的冗余设计。为此，本文采用模块化方法设计除尘竞赛机器人，可根据实际需要灵活地增加模块、完善系统，完成规定的任务；系统主要由主控制板、电源管理模块、红外测距模块、电子指南针及电机控制板等组成，其系统结构如图1所示。

图1 系统结构Fig.1 System architecture

主控制器采用16位微控制器MSP430F5418，因该器件具有较高的运算速度、丰富的外围接口以及低廉的价格而广泛地被使用[3-4]，负责对传感器采集到的数据进行处理，根据获得的有效信息对电机的运动进行控制。……