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引 言
控制器是智能機器人處理和控制信息的主體，它直接決定了機器人的行為和性能。近幾年來隨著高性能微控制器和嵌入式系統(tǒng)技術(shù)的不斷進步，為各類實時控制應(yīng)用提供了解決方案。
嵌入式系統(tǒng)(ES)是計算機技術(shù)、通信技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)、微電子技術(shù)、語音圖像數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，甚至傳感器等先進技術(shù)和具體應(yīng)用對象相結(jié)合后的系統(tǒng)，其是硬件和軟件緊密捆綁在一起的系統(tǒng)。將嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用于滅火機器人的設(shè)計中，對機器人的性能智能化、網(wǎng)絡(luò)化、小型化都有了明顯提高。
比賽用滅火機器人需要機器人有智能較高的自動控制性能與可靠的機械控制性能的同時保證，才能在短時間內(nèi)準確尋找到火源并滅火回家。在此以ARM9處理器為核心，對基于嵌入式系統(tǒng)的智能滅火機器人進行了設(shè)計。本文將從硬件和軟件方面講述智能滅火機器人控制器的實現(xiàn)方法，并且給出了機器人滅火的具體實驗，驗證了方案的可行性，為智能滅火機器人的進一步研究提供了平臺。
1 滅火機器人的描述
滅火機器人的外形結(jié)構(gòu)如圖1所示，它的主要構(gòu)件有：紅外發(fā)射傳感器(6個)，紅外接收傳感器(6個)，聲音傳感器(1個)，滅火風扇(前后各1個)，遠紅外火焰?zhèn)鞲衅鞯?前后各7個)。其中紅外發(fā)射和接受傳感器的配合使用可以使機器人自動避障行走。遠紅外火焰?zhèn)鞲衅骺梢詸z測光的強弱，用于判斷房間是否有火以及趨光滅火。聲音傳感器用于啟動�；趯嵺`，風扇滅火更為可靠，所以選用風扇滅火。
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3 滅火機器人嵌入式系統(tǒng)硬件設(shè)計
3.1 控制器系統(tǒng)設(shè)計
由于嵌入式微處理器對實時任務(wù)具有很強的支持能力，可以完成多任務(wù)并且具有較短的中斷響應(yīng)。因此在設(shè)計過程中，采用嵌入式ARM9為核心的控制器(ST公司的STR911FAM44)，實現(xiàn)了以極少的周邊芯片獲得齊全的功能。ARM9處理器具有體積小，功耗低，性能高的特點。它集成了28路模擬信號采集通道，可以兼容數(shù)字信號和模擬信號，每路精度為10位，因此可以分辨3 mV特的輸入電壓變化。8路高速數(shù)據(jù)采集通道每秒可采集50萬次信號。該處理器內(nèi)部采用哈佛結(jié)構(gòu)，每秒可執(zhí)行1.1億條機器指令，這樣的強大功能可以實現(xiàn)機器人高速精確地按照規(guī)定路徑行走，并且機器人的CPU能夠?qū)崟r迅速地讀取多個傳感器端口數(shù)值，在較短的時間內(nèi)完成對各端口數(shù)值的存儲、運算和輸出等多種任務(wù)。在主控制器核心CPU的基礎(chǔ)上，將各種功能模塊、執(zhí)行機構(gòu)等連接到CPU的引腳上�？刂破骺偣灿�28路模擬采樣接口。ARM9控制器的系統(tǒng)圖如圖3所示。
(3)若正前距離很大，右前距離適中，就直行;
6 結(jié)語
實際測試證明該設(shè)計的滅火機器人能夠較好完成滅火任務(wù)，具有一定參考和使用價值。該設(shè)計的創(chuàng)新之處為：以AM09為核心的嵌入式系統(tǒng)的控制器運行速度高，能夠高速采集和處理傳感器系統(tǒng)信號，并發(fā)出相應(yīng)的控制信號，實現(xiàn)8 s內(nèi)完成任意房間滅火;該設(shè)計采用了嵌入式系統(tǒng)內(nèi)核，大大提高了機器人處理信號的能力;STR911FAM46和AVR-ATMEGA8-16PC的選用在實現(xiàn)了功能強大的同時，保證了良好的擴展性，并且成本較低，有利于智能機器人早日實現(xiàn)市場化;雙電源供電系統(tǒng)的引入，使機器人的運行更加穩(wěn)定可靠;通過沿墻行進規(guī)則的設(shè)計，機器人的靈敏度和適應(yīng)外界變化的特性明顯提高，且程序簡捷，有利于模塊化編程。
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