智能移动机器人的多功能数据采集系统

2014年01月22日11:03:04 本网站我要评论(2)字号：T | T | T

王耀南，肖　赞，陈友辉

（湖南大学电气与信息工程学院，湖南长沙　４１００８２）

摘　　　要：本文针对智能移动机器人环境感知和自身状态信息获取的需求，提出了一个嵌入式多功能数据采集系统的设计与实现方案，该数据采集系统采用了ＰＣ／１０４总线与外部进行数据交互，包含了４个超声波测距通道，６路４２０ｍＡ电流信号与０５Ｖ电压信号可选的采集电路，８路数字信号输入和８路数字信号输出电路。文章详细介绍了数据采集系统硬件电路组成，对总线接口电路，超声波检测电路，数字信号输入输出电路，模拟信号检测以及各部分功能电路进行了详细设计与实现。该系统结构简单，实用性强，在智能移动机器人环境感知和自身状态信息获取中得到了很好的应用。

关　键　词：移动机器人；ＰＣ／１０４；超声波；数据采集

１　引　言

智能移动机器人，服务机器人等智能移动设备在日常生活，工程作业以及军事上有着广泛的应用［１］。它们在未知的复杂环境中进行目标作业时都需要对自身状态，如位移，压力，温度等进行采集，同时还需要对障碍物信息具备很强的感知能力［２］。智能移动机器人上安装着多种传感器，例如超声波传感器，温度传感器，接触开关等，这些传感器就组成了机器人的环境和状态感知系统。为了对感知系统中传感器数据进行采集，机器人需要使用一个数据采集和传输系统实时采集传感器数据，并将结果传输给决策层。

现有使用ＵＳＢ和ＩＳＡ总线进行数据传输的模拟信号采集系统［３］，以及使用串口进行数据传输的超声波测距系统［４］，但都不能对智能移动机器人上使用的超声波测距传感器，温度传感器，压力传感器和位置开关同时进行数据采集。

为此本文采用易于扩展，组合灵活的ＰＣ／１０４总线规范［５］，结合单片机简单、可靠、控制功能强的特点开发出一款对智能移动机器人上超声波测距传感器，温度和压力传感器，位置开关同时进行数据采集的多功能数据采集系统，这样既满足了机器人多传感器采集需求，也大大简化了机器人环境和状态感知系统的结构。

２　数据采集系统功能介绍

多功能数据采集系统采用ＰＣ／１０４总线规范的堆栈式设计，可以直接通过ＰＣ／１０４总线与智能移动机器人主控制器相连。数据采集系统接收机器人主控制器的指令完成相应的工作方式和状态的设置。采集系统的主要功能模块，如图１所示。

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