湖面清掃智能機器人的控制系統(tǒng)設(shè)計

1、湖面清掃智能機器人的控制系統(tǒng)設(shè)計1、引言機器人是上個世紀中葉迅速發(fā)展起來的高新技術(shù)密集的機電一體化產(chǎn)品，它作為人類的新型生產(chǎn)工具，在減輕勞動強度、提高生產(chǎn)率、改變生產(chǎn)模式，把人從危險、惡劣的環(huán)境下解放出來等方面，顯示出極大的優(yōu)越性。在發(fā)達國家，工業(yè)機器人已經(jīng)得到廣泛應用。隨著科學技術(shù)的發(fā)展，機器人的應用范圍也日益擴大，遍及工業(yè)、國防、宇宙空間、海洋開發(fā)、緊急救援、危險及惡劣環(huán)境作業(yè)、醫(yī)療康復等領(lǐng)域。進入21世紀，人們已經(jīng)越來越切身地感受到機器人深入生產(chǎn)、深入生活、深入社會的堅實步伐。機器人按其智能程度可分為一般機器人和智能機器人。一般機器人是指不具有智能，只具有一般編程能力和操作功能的機器人；

2、智能機器人是具有感知、思維和動作的機器人。所謂感知即指發(fā)現(xiàn)、認識和描述外部環(huán)境和自身狀態(tài)的能力，如裝配機器人需要在非結(jié)構(gòu)化的環(huán)境中認識障礙物并實現(xiàn)避障移動，這依賴于智能機器人的感覺系統(tǒng)，即各種各樣的傳感器；所謂思維是指機器人自身具有解決問題的能力，比如，裝配機器人可以根據(jù)設(shè)計要求為一部復雜機器找到零件的裝配辦法及順序，指揮執(zhí)行機構(gòu)，即指揮動作部分完成這部機器的裝配；動作是指機器人具有可以完成作業(yè)的機構(gòu)和驅(qū)動裝置。由此可見，智能機器人是一個復雜的軟件、硬件綜合體。機器人的核心是控制系統(tǒng)。機器人的先進性和功能的強弱通常都直接與其控制系統(tǒng)的性能有關(guān)。機器人控制是一項跨多學科的綜合性技術(shù)，涉及自動控制

3、、計算機、傳感器、人工智能、電子技術(shù)和機械工程等多種學科的內(nèi)容。近年來，隨著工業(yè)和其它服務行業(yè)的蓬勃發(fā)展，人們在重視其經(jīng)濟效益的同時卻往往忽略了他們對環(huán)境的污染，人類賴以生存的水資源也不例外。水面污染對人類的水源構(gòu)成很大的威脅，湖泊尤其是旅游勝地和市內(nèi)人工湖泊，更是無法逃避漂浮物污染的厄運，舉目可見各種日常消費品的包裝物在湖面上漂浮。污染的加劇根治水污染。但是，水面污染的治理是一項艱難的長期任務，是全人類必須面對的共同問題。用人工清理水面漂浮物只是權(quán)益之計，有些危險水域人無法工作。很多發(fā)達國家致力于水面污染治理設(shè)備的研究，如石油清理設(shè)備，但只是用于大量泄露石油的清理。目前，我國研制的清理水面漂

4、浮物的設(shè)備還未見報道，國外研制的也不多，并且價格昂貴，實現(xiàn)的功能也不盡人意。因此，開發(fā)一種性能優(yōu)良，價格便宜，操作簡單，使用安全的自主式智能湖面清掃機器人已成為一種必要，而且有較好的市場前景。也喚醒了人們的環(huán)境保護意識，因此為了人類的健康發(fā)展，人們強烈要求根治水污染。但是，水面污染的治理是一項艱難的長期任務，是全人類必須面對的共同問題。用人工清理水面漂浮物只是權(quán)益之計，有些危險水域人無法工作。很多發(fā)達國家致力于水面污染治理設(shè)備的研究，如石油清理設(shè)備，但只是用于大量泄露石油的清理。目前，我國研制的清理水面漂浮物的設(shè)備還未見報道，國外研制的也不多，并且價格昂貴，實現(xiàn)的功能也不盡人意。因此，開發(fā)一種

5、性能優(yōu)良，價格便宜，操作簡單，使用安全的自主式智能湖面清掃機器人已成為一種必要，而且有較好的市場前景。機器人的運動控制 對于自由運動機器人來說，其控制器設(shè)計可以按是否考慮機器人的動力學特性而分為兩類。一類是完全不考慮機器人的動力學特性，只是按照機器人實際軌跡與期望軌跡間的偏差進行負反饋控制。這類方法通常被稱為“運動控制（KinematicControl）”，控制器常采用PD或PID控制。運動控制的主要優(yōu)點是控制律簡單，易于實現(xiàn)。但對于控制高速度高精度機器人來說，這類方法有兩個缺點：一是難于保證受控機器人具有良好的動態(tài)和靜態(tài)品質(zhì)；二是需要較大的控制能量。另一類控制器設(shè)計方法通常被稱為“動態(tài)控制（

6、Dynamic Control）”。這類方法是根據(jù)機器人動力學模型的性質(zhì)設(shè)計出更精細的非線性控制率，所以又常稱為“以模型為基礎(chǔ)的控制（Model-base Control）”。用動態(tài)控制方法設(shè)計的控制器可使被控機器人具有良好的動態(tài)和靜態(tài)品質(zhì)，然而由于各種動態(tài)控制方案中都無一例外地需要實時進行某些機器人動力學計算，而機器人又是一個復雜的多變量強耦合的非線性系統(tǒng)，這就需要較大的在線計算量，給實時控制帶來困難。3、湖面清洗智能機器人的系統(tǒng)概述 湖面清掃智能機器人大體可以分為七個部分：船體，控制系統(tǒng)，動力驅(qū)動系統(tǒng)，視覺系統(tǒng)，語音控制系統(tǒng)，垃圾倉，各種傳感器?，F(xiàn)將各部分功能綜述如下：(1)船體：主體由雙

7、體船構(gòu)成，船體中間有網(wǎng)狀垃圾倉，倉后有一個電機來控制吸力裝置，使兩船體中間水流速度相對向后，漂浮垃圾隨水流由船的前方經(jīng)由兩船體中間進入后方垃圾倉，完成垃圾的收集；(2)控制系統(tǒng)：以可編程DSP控制器為核心構(gòu)成控制系統(tǒng)，接收視覺系統(tǒng)、語音控制系統(tǒng)、各種傳感器等設(shè)備的輸入信號，計算和輸出多路控制信號，協(xié)調(diào)各驅(qū)動電機，并對系統(tǒng)狀態(tài)進行監(jiān)控；(3)動力驅(qū)動系統(tǒng)：湖面清掃智能機器人的動力源為蓄電池，由左右電機的速度不同來調(diào)整前進方向；(4)視覺系統(tǒng)：根據(jù)探測到的信息推測出前方物體為垃圾還是阻礙前進的障礙物，并在機器人需要返回回收點時判斷回收點的位置；(5)語音控制系統(tǒng)：機器人可以接收語音命令，控制機器人

8、運行，停止，轉(zhuǎn)彎等；(6)垃圾倉：暫時存放垃圾，當垃圾裝滿時，機器人要把垃圾傾倒在回收點。(7)各種傳感器：紅外接近覺傳感器位于機器人主體前方，能夠檢測出障礙物的存在以及其它潛在危險，防止機器人主體與巖石或其它非漂浮物體相撞；光束中斷傳感器用來判斷垃圾倉是否已滿；光電編碼器用于反饋機器人的運動速度。4、硬件總體設(shè)計 湖面清掃智能機器人控制系統(tǒng)的任務是根據(jù)輸入的信息（傳感器信息，視覺信息，語音信息等），控制電機完成相應的動作，從而使機器人達到收集湖面漂浮垃圾的目的。為了使清掃智能機器人在設(shè)計上更加合理化、規(guī)范化，應該采用專用的控制器為核心器件，使得系統(tǒng)具備獨立的數(shù)據(jù)處理能力，能夠獨立控制機器人運

9、動。在綜合考慮各方面因素的基礎(chǔ)上，決定選擇專用DSP控制器為核心器件。選用DSP芯片而不是比較廉價的普通單片機作為核心器件，主要是考慮到DSP芯片在電機控制領(lǐng)域廣闊的應用前景。這種芯片是專門為電機控制系統(tǒng)設(shè)計的，具有豐富的片內(nèi)配套外設(shè)模塊，如ADC，PWM等，能夠大大減少外圍電路的設(shè)計難度，而且DSP芯片的數(shù)據(jù)處理能力是普通單片機無法比擬的。以DSP為核心的機器人控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。 圖1 機器人控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)選用了TI公司的TMS320LF2407A DSP，它是專門為數(shù)字電機控制應用而優(yōu)化的DSP控制器，該芯片卓越的處理能力及電機控制部件的集成使之為湖面清掃智能機器人控制系統(tǒng)

10、提供了更優(yōu)秀的設(shè)計方案。電機則選擇了易于調(diào)速的直流電機。機器人的電路系統(tǒng)是為控制系統(tǒng)服務的，是控制系統(tǒng)的實現(xiàn)平臺。根據(jù)DSP控制器和機器人功能的設(shè)計要求，需要對機器人處理器模塊、電機驅(qū)動模塊、速度檢測模塊、SCI模塊以及ADC模塊的電路進行設(shè)置?？刂破饕缶哂虚_放式、集成化、功耗小等性能，因此設(shè)計時，盡量選擇功耗小的專用功能芯片代替集成電路的搭建。5、硬件模塊設(shè)計 湖面清掃智能機器人的控制系統(tǒng)主要包括：處理器模塊、電機驅(qū)動模塊、速度檢測模塊、串行通信模塊和ADC模塊。5、1處理器模塊5.1.1 TMS320LF2407A簡介美國德州儀器有限公司（TI）的TMS320LF2407A DSP是為了

11、滿足控制應用而設(shè)計的，它把一個高性能16位的DSP內(nèi)核和片內(nèi)外設(shè)集成在一個芯片上，體現(xiàn)了SOC（System On Chip）的技術(shù)發(fā)展趨勢。其處理速度為40兆指令/秒，為諸多領(lǐng)域提供了先進的數(shù)字解決方案。DSP芯片內(nèi)含有豐富的硬件資源，大大減少了用戶硬件設(shè)計方面的工作，使得用戶的主要精力放在編程上，實現(xiàn)電子設(shè)計的軟件化。該DSP芯片有如下性能和特點：(1)由于采用了高性能的靜態(tài)CMOS制造技術(shù)，因此該DSP具有低功耗和高速度特點，低功耗有利于電池供電的應用場合，而高速度非常適用于電機的實時控制。工作電壓3.3V，有四種低消耗工作方式。單指令周期最短為25ns（40MHz），最高運算速度可達4

12、0兆指令/秒，體系結(jié)構(gòu)采用四級流水線技術(shù)加快程序的執(zhí)行，可在一個處理周期內(nèi)完成乘法、加法和移位運算。(2)TMS320LF2407A采用增強的哈佛結(jié)構(gòu)，其程序存儲器總線和數(shù)據(jù)存儲器總線相互獨立，支持并行的程序和操作數(shù)尋址，因此CPU的讀/寫可在同一周期內(nèi)進行，這種高速運算能力使自適應控制、卡爾曼濾波、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法等復雜控制算法得以實現(xiàn)。(3)由于采用了TMS320C2XX DSP CPU的16位定點低功耗內(nèi)核，保證了與TMS320C24X系列DSP的代碼兼容性，允許設(shè)計者從其它通用TMS320定點DSP上移植程序，降低了軟件投資，縮短了開發(fā)周期。(4)片內(nèi)集成了32K字的Flash程序存

13、儲器、2K字的單口RAM、544字的雙口RAM，因而使該芯片很方便地進行產(chǎn)品開發(fā)?？删幊痰拿艽a保護能夠充分地維護用戶的知識產(chǎn)權(quán)。(5)提供外擴展64K字程序存儲器、64K字數(shù)據(jù)存儲器、64K字I/O端口的能力，外部存儲器接口。(6)兩個專用于電動機控制的事件管理器（EV），每一個都包含兩個16位通用定時器，可用于產(chǎn)生采樣周期，作為全比較單元產(chǎn)生PWM輸出以及軟件定的時基。通用定時器有四種可選擇的操作模式：停止/保持模式、連續(xù)增計數(shù)模式、定向增/減計數(shù)模式和連續(xù)增/減計數(shù)模式。每個通用定時器都有一個相關(guān)的比較寄存器TxCMPR和一個PWM輸出引腳TxPWM。每個通用定時器都可以獨立地用于提供PW

14、M輸出通道，可產(chǎn)生非對稱或?qū)ΨQPWM波形，因此，四個通用定時器最多可提供4路PWM輸出。另外，EV還包括一個能夠快速封鎖輸出的外部引腳PDPINTx，其狀態(tài)可從COMCONx寄存器獲得。(7)全比較單元。每個事件管理器模塊有3個全比較單元（1、2和3（EVA）；4、5和6（EVB），每個比較單元各有一個16位比較寄存器CMPRx（對于EVA模塊，x=1，2，3；對于EVB模塊，x=4，5，6），各有兩個CMP/PWM輸出引腳，可產(chǎn)生2路PWM輸出信號控制功率器件，其輸出引腳極性由控制寄存器（ACTR）的控制位來決定，根據(jù)需要，選擇高電平或低電平作為開通信號，通過設(shè)置不同的工作方式，可選擇輸出對

15、稱PWM波形、非對稱PWM波形或空間矢量PWM波形。(8)正交編碼脈沖電路。正交編碼脈沖（QEP）電路可以對引腳CAP1/QEP1和CAP2/QEP2上的正交編碼脈沖進行解碼和計數(shù)，可以直接處理光電編碼器的2路正交編碼脈沖，正交編碼脈沖包含兩個脈沖序列，有變化的頻率和四分之一周期的固定相位偏移，對輸入的2路正交信號進行鑒相和4倍頻。通過檢測2路信號的相位關(guān)系可以判斷電機的正/反轉(zhuǎn)，并據(jù)此對信號進行加/減計數(shù)，從而得到當前的計數(shù)值和計數(shù)方向，即電機的角位移和轉(zhuǎn)向，電機的角速度可以通過脈沖的頻率測出。(9)捕獲單元。捕獲單元用于捕獲輸入引腳上信號的跳變，兩個事件管理器模塊總共有六個捕獲單元。當捕獲

16、發(fā)生時，相應的中斷標志被置位，并向CPU發(fā)中斷請求。(10)可編程看門狗定時器，保證程序運行的安全性。(11)A/D轉(zhuǎn)換模塊。包括兩個帶采樣/保持的各8路10位A/D轉(zhuǎn)換器，具有可編程自動排序功能，一次可執(zhí)行最多16個通道的自動轉(zhuǎn)換，可工作在8個自動轉(zhuǎn)換的雙排序器工作方式或一組16個自動轉(zhuǎn)換通道的單排序器工作方式。A/D轉(zhuǎn)換模塊的啟動可以有事件管理器模塊中的事件源啟動、外部信號啟動、軟件立即啟動等三種方式。最快A/D轉(zhuǎn)換時間為500ns。(12)控制器局域網(wǎng)（CAN）模塊。是現(xiàn)場總線的一種，主要用于各種設(shè)備的監(jiān)測及控制。(13)串行通信口。TMS320LF2407A設(shè)有一個異步串行外設(shè)通信口（

17、SCI）和一個同步串行外設(shè)通訊口（SPI），用于與上位機、外設(shè)及多處理器之間的通信。SCI即通用異步收發(fā)器（UART）支持RS-232和RS-485的工業(yè)標準全雙工通信模式，用來與上位機的通信；SPI可用于同步數(shù)據(jù)通信，典型應用包括TMS320LF2407A之間構(gòu)成多機系統(tǒng)和外部I/O擴展，如顯示驅(qū)動。(14)鎖相環(huán)電路（PLL）和等待狀態(tài)發(fā)生器。前者用于實現(xiàn)時鐘選項；后者可通過軟件編程產(chǎn)生用于用戶需要的等待周期，以配合外圍低速器件的使用。(15)數(shù)字I/O。TMS320LF2407A有41個通用、雙向的數(shù)字I/O引腳，其中大多數(shù)都是基本功能和一般I/O復用引腳。(16)外部中斷。有五個外部中

18、斷（功率驅(qū)動保護、復位、不可屏蔽中斷NMI及兩個可屏蔽中斷）。(18)很寬的工作溫度范圍，普通級：-40125。TMS320LF2407A為高性能的控制提供先進、可靠、高效的信號處理與控制的平臺，它將數(shù)字信號處理的運算能力與面向高性能控制的能力集于一體，可以實現(xiàn)用軟件取代模擬器件，可方便地修改控制策略，修正控制參數(shù)，兼具故障監(jiān)測、自診斷和上位機管理與通信等功能，將成為控制系統(tǒng)開發(fā)的主流處理器，可廣泛應用于：工業(yè)電機驅(qū)動；能量交換器如UPS、通信電源；自動化系統(tǒng)如電力控制、抗鎖死制動；磁盤/光盤伺服控制和大容量存儲產(chǎn)品；打印機、復印機和其它辦公產(chǎn)品；儀器、儀表；機器人控制等。5.1.2 DSP的

19、電源供電TI的DSP上有5類典型的電源引腳：(1)CPU核電源引腳（3.3V）(2)I/O電源引腳（3.3V）(3)PLL電路電源引腳（3.3V）(4)FLASH編程電源引腳（5V）(5)模擬電路電源引腳（3.3V）由此可見，除了FLASH編程電源引腳，TMS320LF2407A的其它電源引腳都采用3.3V電壓，減小了芯片功耗。但常用直流電源為5V，因此必須考慮電平轉(zhuǎn)換問題。一種方法是直接采用可調(diào)直流電源獲得3.3V電壓，但這樣很難保證電源電壓的穩(wěn)定性，影響DSP的正常運行。另一種方法是采用專門的電源轉(zhuǎn)換芯片，將5V電壓降為3.3V。為了得到適合TMS320LF2407A的3.3V供電要求，使

20、用了TI推薦的TPS7333，輸出3.3V/500mA。7333輸出后的10uF和0.1uF的電容不能省略，否則得不到穩(wěn)定的3.3V電壓。電源轉(zhuǎn)換電路如圖2所示。其中，2mm的電源插孔J1標識為內(nèi)正外負，5V穩(wěn)壓直流電源輸入。圖2 電源轉(zhuǎn)換電路需要注意的是，CPU內(nèi)核要先于I/O上電，后于I/O掉電，CPU內(nèi)核與I/O供電盡可能同時，二者時間相差不能太久（一般不能長于1s，否則會影響器件的壽命或損壞器件）。5.1.3 JTAG接口電路設(shè)計由于TMS320LF2407A結(jié)構(gòu)復雜、工作速度快、外部引腳多、封裝面積小、引腳排列密集等原因，傳統(tǒng)的并行仿真方式已不適合于TMS320LF2407A的開發(fā)應

21、用。TMS320LF2407A具有5線JTAG（邊界掃描邏輯）串行仿真接口，用于掃描引腳到引腳的連續(xù)性，能夠極其方便地提供硬件系統(tǒng)的在線仿真和測試。JTAG是主流的片上調(diào)試技術(shù)，它已經(jīng)被IEEE 1149.1標準所采納。JTAG接口電路的原理如圖3所示。圖3 JTAG接口電路的原理圖5.1.4時鐘電路LF2407A的時鐘使用嵌入到DSP內(nèi)核的鎖相環(huán)（PLL）電路，可以從一個較低的外部時鐘合成片內(nèi)時鐘（最高達40MHz），并可將內(nèi)部時鐘輸出到片外。時鐘模塊電路如圖4所示。其中，電容C3和C4的必須為無極性電容，在不同的振蕩器頻率下，C3、C4、R1的取值不同。圖4 鎖相環(huán)時鐘模塊可見，鎖相環(huán)時鐘

22、來源于晶振或外部時鐘源，且需要外部的濾波回路（PLLF1與PLLF2之間）來抑制信號抖動和干擾。外部時鐘信號經(jīng)PLL倍頻后形成DSP芯片的工作時鐘源。LF2407A的時鐘域有兩種：(1)CPU時鐘。它是大部分CPU內(nèi)部邏輯電路使用的時鐘。它是外部時鐘信號經(jīng)PLL倍頻而形成的，倍頻系數(shù)由系統(tǒng)控制寄存器SCSR1設(shè)定，復位后默認值是0.5倍頻。(2)系統(tǒng)時鐘。它主要有外設(shè)時鐘和CPU中斷時鐘。其中外設(shè)時鐘主要為片內(nèi)外設(shè)（如ADC、SCI等）服務，能各自設(shè)置，來源于CPU時鐘的輸出CLKOUT。而CPU中斷時鐘是為中斷過程服務的。用于看門狗（Watch Dog）電路的時鐘WDCLK也是來源于CLKO

23、UT時鐘。5.1.5復位電路LF2407A有兩種復位源，外部復位引腳復位和看門狗復位。外部復位引腳RS（133）是一個I/O腳，正常狀態(tài)通過上拉電阻接電源。當有內(nèi)部復位事件發(fā)生時，該引腳被驅(qū)動為低電平輸出方式，給系統(tǒng)中其它芯片提供復位信號；當有外部復位事件發(fā)生（手動復位、上電復位、欠電壓復位等）時，該引腳為輸入方式，同時將復位中斷向量0000H加載到程序計數(shù)器PC中，使程序重新開始執(zhí)行。所謂看門狗，其實是一個定時器電路。該定時器的特點是，只要該電路被使能，它就會自動不停地計數(shù)。因此必須在規(guī)定時間內(nèi)將其復位，使之重新從零開始計數(shù)，否則定時器滿而上溢，就會產(chǎn)生系統(tǒng)復位中斷。這樣，在正常情況下，程序

24、應在規(guī)定時間內(nèi)，在不同的地方不斷地將看門狗的計時器復位清零，定時器就不會因上溢而發(fā)出復位信號。當程序跑飛或者死機時，看門狗定時器得不到復位，就會產(chǎn)生上溢從而復位系統(tǒng)，將系統(tǒng)從混亂狀態(tài)拉回到復位狀態(tài)，系統(tǒng)重新開始運行。因此看門狗電路提高了系統(tǒng)的可靠性和完整性。TL7705A具有處理上電復位、欠電壓檢測復位、手動復位的功能。本系統(tǒng)用它來實現(xiàn)外部復位信號管理功能，其復位信號輸出引腳與DSP的復位引腳RS相連，電路如圖5所示。在系統(tǒng)運行時，有可能發(fā)生干擾和被干擾，嚴重時甚至會出現(xiàn)死機現(xiàn)象。這時，利用硬件解決問題將顯得十分方便。圖5 復位電路而看門狗總是被使能的，它的操作不依賴于CPU，不需要任何初始化

25、。因此為了避免過早發(fā)生復位，看門狗的設(shè)置應在上電時開始。如果不想使用看門功能則可采用兩種方法禁止它：一是在器件復位期間給Vcpp引腳提供5V電壓，二是設(shè)置看門狗控制寄存器WDCR中的位WDDIS=1。5.1.6片外存儲器LF2407A DSP采用獨立的數(shù)據(jù)存儲器、程序存儲器和I/O空間，即他們可以有相同的地址，而它們的訪問通過控制線來區(qū)分。LF2407A DSP有64K的16位數(shù)據(jù)存儲器空間，低半部分的32K字內(nèi)部存儲器地址空間，即0000h-7FFFh的分配主要有如下幾種情況：一部分保留用作測試；一部分用戶不可訪問，如果用戶非法訪問這些地址會產(chǎn)生NMI不可屏蔽中斷；一部分被RAM占用；一部分

26、映射給多種寄存器；其它，如密碼或外部存儲器。另外，地址范圍是8000h-FFFFh的高半部分32K字留給外部數(shù)據(jù)存儲器空間。LF2407A可以訪問的程序存儲空間為64K字，根據(jù)MP/MC引腳的電平?jīng)Q定配置方式。當MP/MC引腳為低電平時，片內(nèi)Flash存儲空間使能，地址范圍是0000h-7FFFh，8000h-FFFFh的地址留給外部程序存儲器，是為微控制器方式。當MP/MC為高電平時，片內(nèi)Flash被禁止，64K字存儲空間全部位于外部程序存儲器中，即只能從片外存儲器中讀取數(shù)據(jù)，是為微處理器方式。TI公司的存儲器如此設(shè)置給用戶提供了很大的靈活性。當用戶在程序調(diào)試階段時，需經(jīng)常修改程序，一般應配

27、外部RAM作為程序存儲器，以節(jié)省開發(fā)時間（寫Flash較慢）并防止片內(nèi)Flash過度擦寫。此時應先設(shè)置DSP處于微處理器方式下運行，可通過MP/MC引腳拉高實現(xiàn)，或者在仿真環(huán)境下通過gel語句實現(xiàn)。當程序不需要修改時，則可將其燒寫在Flash中，然后讓DSP工作在微控制器方式下。而且，作為機器人的控制系統(tǒng)，DSP的RAM是不能夠滿足工作需求的，而掩膜ROM需要由用戶將程序代碼提交TI來完成，因此，需要給TMS320LF2407A外圍電路接入一片RAM，作為它的外擴數(shù)據(jù)存儲器和程序存儲器?？刹扇∪鐖D6的方式連接。圖6 片外存儲器的連接其中，CY7C1021是高速的64K字3.3V的RAM芯片。此

28、種連接，是將其64K字的低32K字作程序空間，而高32K字作數(shù)據(jù)空間。上電后，芯片處于微控制器方式下工作，在下載調(diào)試程序前設(shè)置系統(tǒng)配置寄存器2（SCSR2，地址7019h）的MP/MC位使之工作在微處理器方式下。這樣做的好處是，當程序調(diào)試好后要將程序燒寫至DSP片內(nèi)Flash中，使之處于微控制器方式下時，不必改動電路。5.2電機驅(qū)動模塊5.2.1直流電機的控制原理直流電機是最早出現(xiàn)的電機，也是最早能實現(xiàn)調(diào)速的電機。長期以來，直流電機一直占據(jù)著速度控制和位置控制的統(tǒng)治地位。由于它具有良好的線性調(diào)速特性、簡單的控制性能、高質(zhì)高效平滑運轉(zhuǎn)的特性，盡管近年來不斷受到其它電機（如交流變頻電機、步進電機等

29、）的挑戰(zhàn)，但到目前為止，就其性能來說仍然無其它電機能比。根據(jù)圖7直流電機的等效電路，可以得到直流電機的數(shù)學模型。圖7 直流電機等效電路電壓方程為：式中Ua電樞電壓；Ia電樞電流；Ra電樞電路總電阻；Ea感應電動勢；La電樞電壓總電感。其中感應電動勢為： Ea =Ken （3-2）式中Ke感應電動勢計算常數(shù)每極磁通；n電機轉(zhuǎn)速；將（3-2）代入（3-1）可得：由式（3-3）可得，直流電機的轉(zhuǎn)速控制方法可分為兩類：對勵磁磁通進行控制的勵磁控制法和對電樞電壓Ua進行控制的電樞電壓控制法。勵磁控制法是在電機的電樞電壓保持不變時，通過調(diào)整勵磁電流來改變勵磁磁通，從而實現(xiàn)調(diào)速的。這種調(diào)速方法的調(diào)速范圍小，

30、在低速時受磁極飽和的限制，在高速時受換向火花和換向器結(jié)構(gòu)強度的限制，并且勵磁線圈電感較大，動態(tài)響應較差，所以這種控制方法用的很少。電樞電壓控制法是在保持勵磁磁通不變的情況下，通過調(diào)整電樞電壓來實現(xiàn)調(diào)速的。在調(diào)速時，保持電樞電流不變，即保持電機的輸出轉(zhuǎn)矩不變，可以得到具有恒轉(zhuǎn)矩特性的大的調(diào)速范圍，因此大多數(shù)應用場合都使用電樞電壓控制法。5.2.2 PWM調(diào)速原理對電機的驅(qū)動離不開半導體功率器件。在對直流電機電樞電壓的控制和驅(qū)動中，對半導體功率器件的使用上又可分為兩種方式：線性放大驅(qū)動和開關(guān)驅(qū)動方式。絕大多數(shù)直流電機采用開關(guān)驅(qū)動方式。開關(guān)驅(qū)動方式是使半導體功率器件工作在開關(guān)狀態(tài)，最常用的一種方法就

31、是通過脈寬調(diào)制（PWM）來控制電機電樞電壓，將數(shù)字量調(diào)制成滿足控制策略的各種波形，最后施加到被控對象上，實現(xiàn)調(diào)速。調(diào)制技術(shù)的核心就是產(chǎn)生周期不變但脈寬可變的信號。周期不變意味著以同樣的調(diào)制頻率工作，脈寬可變意味著可以得到不同的波形。圖8是利用開關(guān)管對直流電機進行PWM調(diào)速控制的原理圖。當開關(guān)管MOSFET的柵極輸入高電平時，開關(guān)管道通，直流電機電樞繞組兩端的電壓Us。t1時間后，柵極輸入變?yōu)榈碗娖?，開關(guān)管截止，電機電樞兩端電壓為零。t2時間后，柵極輸入重新變?yōu)楦唠娖?，開關(guān)管的動作重復前面的過程。這樣，對應著輸入的電平高低，直流電機電樞繞組兩端的電壓平均值Ua為：式中，為占空比。占空比表示了在一

32、個周期T里，開關(guān)管道通的時間長短與周期的比值。的變化范圍為01。由式（3-4）可知，當電源電壓Us不變的情況下，電樞的端電壓的平均值Ua取決于占空比的大小，改變值就可以改變端電壓的平均值，從而達到調(diào)速的目的，這就是PWM調(diào)速原理。圖8 PWM調(diào)速控制原理圖5.3 速度檢測模塊精確的電機控制是機器人完成特定任務的基礎(chǔ)。湖面清掃智能機器人共需要3個電機，其中，一個電機控制機器人的垃圾收集裝置，另外兩個電機控制機器人的前進速度。要想保證機器人良好的運動性能，一定要對控制速度的左右電機進行協(xié)調(diào)，所以電機速度的檢測十分重要。TMS320LF2407A內(nèi)置正交編碼脈沖電路（QEP），可自動識別由外部引腳上

33、輸入的正交編碼脈沖的方向（正交編碼脈沖電路可用于連接光電編碼器以獲得旋轉(zhuǎn)機械的位置、速度等信息），記錄脈沖的個數(shù)，這為機器人的運動控制提供了方便。正交編碼脈沖電路的輸入引腳CAP1/QEP1和CAP2/QEP2（對于EVA模塊）或CAP4/QEP3和CAP5/QEP4（對于EVB模塊）與捕獲單元1，2和單元4，5的輸入引腳復用，當使能了正交編碼脈沖電路時，相應引腳上的捕獲功能將被禁止，正交編碼脈沖電路會對引腳上的正交編碼脈沖進行解碼和計數(shù)，正交編碼脈沖是兩個頻率變化且正交（即相位相差90度）的脈沖，正交編碼脈沖電路的方向檢測邏輯測定哪個脈沖序列的相位領(lǐng)先，然后產(chǎn)生一個方向信號作為選定定時器的方

34、向輸入。具體如圖9所示。如果CAP1/QEP1輸入為相位領(lǐng)先的脈沖序列，則選定的定時器遞增計數(shù)，如果CAP2/QEP2輸入為相位領(lǐng)先的脈沖序列，則選定的定時器遞減計數(shù)。兩個正交編碼輸入脈沖的兩個沿均被計數(shù)，因此送到定時器的時鐘頻率是每個輸入序列頻率的四倍。這個產(chǎn)生的時鐘與選定的定時器的時鐘輸入端相連。這樣，將正交編碼脈沖電路與外部的編碼器相連，就可以方便地獲得電機旋轉(zhuǎn)的速度大小和方向信息，為測試和控制提供了有利條件。 圖9 正交編碼脈沖解碼和計數(shù)方向正交編碼脈沖電路的具體使用步驟如下：(1)選擇時基。正交編碼脈沖電路的時基可由通用定時器2，4提供，通用定時器必須設(shè)置成定向增/減計數(shù)模式，并以正

35、交編碼脈沖電路作為時鐘源。(2)將光電編碼器的兩路脈沖信號接至輸入引腳CAP1/QEP1和CAP2/QEP2或CAP4/QEP3和CAP5/QEP4上。接著它就產(chǎn)生方向信號作為通用定時器2，4的計數(shù)方向輸入。(3)這樣一來，通用定時控制寄存器GPTCONA/B的TxSTAT位反映了正交光電編碼器脈沖信號的方向，計數(shù)寄存器T2CNT和T4CNT的值反映了正交光電編碼器對應的位置和速度。用正交編碼脈沖電路作為時鐘輸入的通用定時器的周期、下溢、上溢和比較中斷標志將產(chǎn)生于各自的匹配發(fā)生時。如果中斷沒有被屏蔽，則將產(chǎn)生外設(shè)中斷請求信號。5.4串行通信模塊TMS320LF2407A DSP片內(nèi)集成有異步串

36、行通信接口（SCI）模塊，支持DSP與其它使用標準格式的異步外設(shè)之間的串行通信。本文利用語音模塊電路板上的串行口與DSP進行通信，實現(xiàn)機器人的語音控制功能。SCI模塊的主要特征如下：(1)兩個I/O引腳：SCIRXD：SCI的數(shù)據(jù)接收引腳SCITXD：SCI的數(shù)據(jù)發(fā)送引腳不使用SCI時，這兩個引腳可作通用I/O引腳。(2)可對一個16位波特率選擇器進行編程，從而獲得64K種不同的波特率，在40MHz的CPU時鐘下，波特率的范圍為76b/s2500kb/s。(3)數(shù)據(jù)位的長度為1位8位，可編程設(shè)定。(4)發(fā)送和接收都具有緩沖功能。(5)發(fā)送和接收都可工作在查詢或中斷方式下，具有下述標志位：發(fā)送器

37、：TXRDY，發(fā)送準備好，即發(fā)送緩沖器準備接收另一來自本機CPU送出的字符；TX EMPTY，發(fā)送移位寄存器空。接收器：RXRDY，接收緩沖器準備接收另一字符；BRKDT，間接錯誤；RX ERROR，接收錯誤標志。(6)發(fā)送器和接收器都具有獨立的中斷使能位，上述的五個標志中，除TXEMPTY外都能產(chǎn)生中斷申請。(7)接收錯誤中斷，可由多個錯誤條件產(chǎn)生。發(fā)送器及其相關(guān)的寄存器主要完成將并行數(shù)據(jù)串行發(fā)出的功能。接收器及其相關(guān)的寄存器的主要作用是將接收到的串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成字節(jié)形式。發(fā)送器和接收器可以獨立或同時工作，清掃機器人的控制系統(tǒng)主要使用SCI的接收功能。SCI的接收器內(nèi)部時鐘頻率是異步通信時鐘頻

38、率的8倍，即異步通信的每一位。都占8個SCI內(nèi)部周期，如圖10所示。圖10 異步通信的數(shù)據(jù)格式SCI內(nèi)部時鐘連續(xù)地對SCIRXD數(shù)據(jù)引腳進行檢測，當連續(xù)四個內(nèi)部周期檢測到低電平時，SCI即認為數(shù)據(jù)線上出現(xiàn)了起始位。在此后再過四個周期就認為是數(shù)據(jù)位的開始。在每個預期的數(shù)據(jù)位中的第4、5、6個脈沖的下降沿采樣數(shù)據(jù)線，并按多數(shù)表決的原則來確定該位的狀態(tài)。即三次采樣中如果有兩次采到高（低）電平，即認為此數(shù)據(jù)位為1（0）。這樣比一次采樣更合理，有利于抗干擾。圖11是TMS320LF2407A串行通信接口電路，該電路采用了符合RS-232標準的驅(qū)動芯片MAX232，進行串行通信。圖11 TMS320LF2

39、407A與MAX232接口電路5.5 ADC模塊LF2407A DSP具有一個16位的數(shù)模轉(zhuǎn)換（ADC）模塊，能達到500ns以內(nèi)的轉(zhuǎn)換速度，可以直接用于電機或運動控制場合。機器人的電池電壓通過ADC轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，當電池電壓低于警戒值時，發(fā)出電池能量不足的警告信息。ADC模塊具有自動排序功能，一次轉(zhuǎn)換操作可以處理多達16個的“自動轉(zhuǎn)換”每個轉(zhuǎn)換操作可通過編程來選擇16個輸入通道中的一個。兩個獨立的8狀態(tài)排序器（SEQ1和SEQ2），可以獨立工作在雙排序器模式，或者級聯(lián)成16狀態(tài)排序模式（SEQ）。本系統(tǒng)采用的是雙排序模式，擴展通道0。DSP能接受的A/D信號在03.3V，本系統(tǒng)直接使用的系統(tǒng)

40、的3.3V。在輸入DSP之前，為了維持信號源輸入阻抗的匹配，在模擬量和DSP輸入管腳之間加了一個跟隨器來增大阻抗。跟隨器采用芯片LM358，如圖12所示。AD_SIG0表示的是電池的實際電壓值，ADCIN0為DSP相應引腳。圖12 A/D調(diào)理電路5.6 傳感器簡介無感知能力的機器人操作程序是預先制定的，并按照預定程序重復無誤地完成確定的任務，它們?nèi)狈m應性。而許多機器人的應用需要感知，根據(jù)感知的信息改進計算機的控制。(1)紅外接近覺傳感器紅外接近覺傳感器是移動機器人最常用的避障傳感器之一。這種傳感器能夠檢測出障礙物的存在以及其它潛在危險。紅外接近覺傳感器由發(fā)送器和接收器兩部分組成，每部分都有一

41、定的有限視場。傳感器只能檢測到那些位于發(fā)送器視場和接收器視場的交叉區(qū)域內(nèi)的障礙物，因此，單個的紅外接近覺傳感器不可避免地存在多個盲區(qū)。采用多個紅外發(fā)送器和接收器可以減少盲區(qū)的數(shù)量。由于發(fā)送器和接收器的價格非常低，因此采用多套紅外接近覺傳感器是完全可行的?？紤]到湖面機器人的障礙物比較單一，本系統(tǒng)采用兩套紅外接近覺傳感器。(2)光束中斷傳感器光電式傳感器非接觸地探測物體，廣泛用于許多自動化領(lǐng)域。光束中斷傳感器的發(fā)射器和接收器分別安裝在不同的盒子中，當光束被中斷時，輸出開關(guān)信號。因為垃圾漂浮在水面，所以機器人垃圾倉口的上半部露出水面，下半部則在水面之下以便收集垃圾。光束中斷傳感器被安放在垃圾倉靠近底

42、部的位置，由于垃圾上浮，因此當垃圾倉沒有滿時，垃圾不會觸動光束中斷傳感器；當垃圾漸漸增多，垃圾倉中的部分垃圾將被新進的垃圾擠到垃圾倉下部以致觸動光束中斷傳感器，從而發(fā)送垃圾倉滿信號。機器人控制系統(tǒng)的電池電壓測量沒有單獨使用傳感器，而是通過DSP的ADC模塊實現(xiàn)的。機器人的電池電壓通過ADC轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，當電池電壓低于警戒值時，發(fā)出電池能量不足的信息。5.7硬件設(shè)計中需要注意的問題(1)DSP系統(tǒng)未用引腳的處理DSP的引腳較多，TMS320LF2407A共有144個引腳，設(shè)計系統(tǒng)時未必都能用上，應正確處理未用的引腳以免引入干擾或帶來不必要的麻煩。設(shè)計時應正確處理未用的輸入引腳；某些輸入引腳，雖

43、然已被其它電路驅(qū)動，但有時可能會處于高阻態(tài)，這些引腳也應小心處理；對于重要的控制引腳應將它們配置成無效狀態(tài)；對于未用的1/O引腳，或?qū)⑵洚斪鬏斎胍_處理，或配置為輸出讓其懸空不接。(2)設(shè)計中其它應注意的問題必須考慮時序關(guān)系，保留一定的余量；重要的信號應加測試點，可使用LED發(fā)光管對輸出電平進行測試，使用按鍵來模擬輸入電平信號進行測試，硬件連接如圖13所示。圖13 LED及按鍵電路6、軟件模塊的設(shè)計湖面清掃智能機器人控制系統(tǒng)軟件采用模塊化設(shè)計的方式，模塊化設(shè)計可以增強程序可讀性，使程序易于維護、具有良好的可擴展性?？刂葡到y(tǒng)軟件主要包括初始化模塊、速度調(diào)節(jié)模塊和信息接收模塊，這三個模塊通過中斷聯(lián)

44、系在一起的，如圖14所示。圖14 控制系統(tǒng)軟件總體結(jié)構(gòu)6、1 初始化模塊設(shè)計這個模塊完成對LF2407A的初始化配置、定義變量以及其它一些必要的初始化工作。初始化流程如圖15所示。 圖15 初始化程序流程圖6、2速度調(diào)節(jié)模塊速度調(diào)節(jié)模塊主要通過速度的測量與計算，得出控制量的輸出。其中，又劃分為三個部分：速度的檢測、控制算法，以及電機的驅(qū)動。速度檢測模塊利用編碼器、LF2407A的正交編碼單元及通用定時器對控制機器人運動的左右電機速度進行檢測；控制算法模塊利用數(shù)字PID控制算法，根據(jù)機器人的控制命令及機器人當前的電機速度計算控制量，并給出PID控制算法參數(shù)整定的方法；電機驅(qū)動模塊負責將控制量轉(zhuǎn)化

45、為PWM信號從而對機器人的左右電機進行控制。6. 3信息接收模塊通過視覺系統(tǒng)、語音系統(tǒng)、傳感器接收外界信息，從而判斷何時收集垃圾，何時避障以及何時返回。初始化結(jié)束后，將進入循環(huán)等待中斷狀態(tài)。一旦有已開放的中斷到來，將轉(zhuǎn)入中斷服務程序，中斷服務程序結(jié)束后再返回循環(huán)等待中斷狀態(tài)。除了語音控制命令是在SCI接收中斷中接收和執(zhí)行的，其余機器人的控制過程均在定時器中斷中完成。另外，為了機器人成功實現(xiàn)預定任務，需要對這個較大的任務進行分析，并劃分為一些較小的問題來逐個解決。對問題的有效分解需要做到以下幾點：(1)首先需要準確地確定出所要解決的問題。(2)簡單陳述機器人想要完成設(shè)定任務所必須具備的最少功能集

46、合。(3)利用現(xiàn)有技術(shù)尋找實現(xiàn)機器人每項功能的方法。(4)深入理解系統(tǒng)在工作過程中為完成相應任務所需要提出的問題。(5)在問題和傳感器之間建立相應的映射關(guān)系。(6)為選定的方法編寫代碼。7 結(jié)束語機器人是20世紀人類的偉大發(fā)明之一。它作為人類的新型生產(chǎn)工具，在減輕勞動強度、提高生產(chǎn)率、改變生產(chǎn)模式，把人從危險、惡劣的環(huán)境下解放出來等方面，顯示出極大的優(yōu)越性。近年來，隨著工業(yè)和其它服務行業(yè)的蓬勃發(fā)展，人們在重視其經(jīng)濟效益的同時也提高了對環(huán)境污染治理的重視。水面污染的治理是一項艱難的長期任務，用人工清理水面漂浮物只是權(quán)益之計，有些危險水域人無法工作。很多發(fā)達國家致力于水面污染治理設(shè)備的研究，如石油

47、清理設(shè)備，但只是用于大量泄露石油的清理。目前，我國研制的清理水面漂浮物的設(shè)備還未見報道，國外研制的也不多，并且價格昂貴，實現(xiàn)的功能也不盡人意。因此，開發(fā)一種性能優(yōu)良，價格便宜，操作簡單，使用安全的智能湖面清掃機器人已成為一種必要，而且有較好的市場前景。附錄資料：不需要的可以自行刪除測量機器人測量機器人可實現(xiàn)對目標的快速判別、鎖定、跟蹤、自動照準和高精度測量，可 以在大范圍內(nèi)實施高效的遙控測量。使您在遙控測量操作中的那些煩惱成為歷史。該系統(tǒng) 由索佳新一代全站儀SRX和索佳超級目標捕捉系統(tǒng)組成。 超級目標捕捉系統(tǒng)由鏡站端可發(fā)射扇形光束的RC遙控器和測站端SRX系列全站儀上的光束探 測器組成；光束探

48、測器能敏銳地感知RC遙控器所發(fā)出的瞬間光信號，并驅(qū)動全站儀快速地指 向目標，對目標進行精確照 準和測量。系統(tǒng)內(nèi)置智能方 向傳感器可以判別和鎖定指 定目標，實現(xiàn)對目標的智能 跟蹤。 超級目標捕捉系統(tǒng)驅(qū)動全站儀快速照準棱鏡所在方位，并對目標實施 高精度的自動照準和測量。超級目標捕捉系統(tǒng)能夠驅(qū)動全站儀自動照準和鎖定目標棱鏡，測量過程中移動棱鏡時即使出現(xiàn)影響目標 通視的障礙物（如建筑、樹木、汽車等物體），儀器也能鎖定目標棱鏡，確保測量工作的正確進行。在 地形復雜的條件下作業(yè)時，測量人員只須注意腳下的路面，而不必太在意棱鏡的姿態(tài)。即使目標棱鏡暫 時失鎖，只須在鏡站方發(fā)出搜索指令，儀器便可快速地重新鎖定目

49、標。 即使鏡站附近有其他反射棱鏡也不會產(chǎn)生誤測，超級目標捕 捉系統(tǒng)會驅(qū)動全站儀鎖定和照準正確的棱鏡。測量機器人1：測量機器人SRX儀器介紹:索佳超級測量機器人可實現(xiàn)對目標的快速判別、鎖定、跟蹤、自動照準和高精度測量，可以在大范圍內(nèi)實施高效的遙控測量。使您在遙控測量操作中的那些煩惱成為歷史。該系統(tǒng)由索佳新一代全站儀SRX和索佳超級目標捕捉系統(tǒng)組成。系統(tǒng)特點:高新技術(shù)的體現(xiàn)全站儀的新旗艦 新一代高精度測距技術(shù)RED-techEX 全球領(lǐng)先的突破性測角技術(shù) 支持多種通訊接口 完善的藍牙通訊技術(shù)。索佳超級測量機器人可實現(xiàn)對目標的快速判別、鎖定、跟蹤、自動照準和高精度測量，可以在大范圍內(nèi)實施高效的遙控測

50、量。使您在遙控測量操作中的那些煩惱成為歷史。該系統(tǒng)由索佳新一代全站儀SRX和索佳超級目標捕捉系統(tǒng)組成。 超級目標捕捉系統(tǒng)由鏡站端可發(fā)射扇形光束的RC遙控器和測站端SRX系列全站儀上的光束探測器組成；光束探測器能敏銳地感知RC遙控器所發(fā)出的瞬間光信號，并驅(qū)動全站儀快速地指向目標，對目標進行精確照準和測量。系統(tǒng)內(nèi)置智能方向傳感器可以判別和鎖定指定目標，實現(xiàn)對目標的智能跟蹤。 超級目標捕捉系統(tǒng)驅(qū)動全站儀快速照準棱鏡所在方位，并對目標實施高精度的自動照準和測量。超級目標捕捉系統(tǒng)能夠驅(qū)動全站儀自動照準和鎖定 目標棱鏡，測量過程中移動棱鏡時即使出現(xiàn)影響目標通視的障礙物（如建筑、樹木、汽車等物體），儀器也能

51、鎖定目標棱鏡，確保測量工作的正確進行。在地形復 雜的條件下作業(yè)時，測量人員只須注意腳下的路面，而不必太在意棱鏡的姿態(tài)。即使目標棱鏡暫時失鎖，只須在鏡站方發(fā)出搜索指令，儀器便可快速地重新鎖定目標。 即使鏡站附近有其他反射棱鏡也不會產(chǎn)生誤測，超級目標捕捉系統(tǒng)會驅(qū)動全站儀鎖定和照準正確的棱鏡。技術(shù)性能參數(shù):型號SRX1SRX2SRX3SRX5測角部光電絕對編碼掃描、對徑檢波度盤最小顯示 (可選)0.5 / 1, 0.1 / 0.2mg, 0.002 / 0.005mil1 / 5, 0.2 / 1mg, 0.005 / 0.02mil測角精度(ISO17123-3)1 / 0.3mg / 0.005

52、mil2 / 0.6mg / 0.01mil3 / 1mg / 0.015mil5 / 1.5mg / 0.025mil自動雙軸液體補償雙軸液體傾斜傳感器，補償范圍：4超出補償范圍儀器發(fā)出風鳴警告測距部紅色激光二極管、光電同軸、調(diào)制激光、相位比較法測距測距范圍*1(斜距)無協(xié)作目標*2(Kodak灰卡)0.3 500m (白色面, 90%反射系數(shù))0.3 250m (灰色面, 18%反射系數(shù))反射片RS90N-K: 1.3 500mATP1棱鏡1.3 1,000m單AP棱鏡1.3 5,000m ,良好氣象條件*3 : 1.3 6,000m精度無協(xié)作目標2/*4(精測)0.3 200m: (3

53、+ 2ppm x D)mm200 350m: (5 + 10ppm x D)mm350 500m: (10 + 10ppm x D)mm無協(xié)作目標2/*4(粗測)0.3 200m: (6 + 2ppm x D)mm200 350m: (8 + 10ppm x D)mm350 500m: (15 + 10ppm x D)mm棱鏡精測: (1.5 + 2ppm x D)mm5*精測:(2 + 2ppm x D)mm,粗測 : (5 + 2ppm x D)mm粗測: (5 + 2ppm x D)mm反射片精測:(3 + 2ppm x D)mm,粗測 ： (6 + 2ppm x D)mm自動跟蹤6脈沖

54、激光和光學成像的CCD感應器范圍ATP1棱鏡5 500m自動照準脈沖激光和光學成像的CCD感應器 ATP1棱鏡2 600m APO1棱鏡2 1,000m模式PC-RR3遙控裝置光束發(fā)射器,藍牙模塊，和磁性羅盤。光束發(fā)射器,藍牙模塊，和磁性羅盤。范圍* 1(SRX和 RC-PR3的斜距)近距離模式2 100m*7,良好天氣以上 3: 2 to 150m遠距離模式2 250m* 8,良好天氣以上3: 2 to 300m * 2測量機器人2：GPT-9000A彩屏 WinCE測量機器人儀器介紹:彩屏 WinCE測量機器人采用最安全的1級激光，無棱鏡測距達2000m，再一次打破了無棱鏡測距的極限。系統(tǒng)

55、特點: 采用最安全的1級激光，無棱鏡測距達2000m，再一次打破了無棱鏡測距的極限 配備自動追蹤，自動照準功能和Windows CE操作系統(tǒng)；跟蹤速度達15/秒，可以用于幾乎所有的測量領(lǐng)域 紅色激光指向：裝有紅色、極小光點激光指示器，輕松可知被測點位置，方便用戶定向或放樣作業(yè) XTRAC 棱鏡跟蹤技術(shù)：瞬間重捕跟蹤鎖定技術(shù) 拓普康第三代快速鎖定技術(shù) 快速鎖定技術(shù)和IR通訊技術(shù)的完美結(jié)合 高級系統(tǒng)設(shè)計：儀器端和反光鏡端均為無線連接 Windows CE操作系統(tǒng) 彩色觸摸屏幕 新型、超快速伺服馬達驅(qū)動 內(nèi)置無線電通訊系統(tǒng)：內(nèi)置2.4GHz SpSp無線電通訊系統(tǒng) 集成在儀器的側(cè)面板中 可選配用于F

56、C-200 的RS電臺模塊 新型的FC-200野外控制器： 內(nèi)置藍牙無線通訊模塊 Inetl XScale 520MHz CPU Windows CE操作系統(tǒng) 彩色觸摸屏幕 可選配RS-1電臺模塊 真正無線連接的系統(tǒng)：GPT-9000A測量機器人 FC-200野外控制器 RS電臺模塊 輕便的360棱鏡 功能強大的TopSURV 軟件技術(shù)性能參數(shù):儀器型號GPT-9001AGPT-9002A儀器型號GPT-9001AGPT-9002A角度測量微旋轉(zhuǎn)微旋轉(zhuǎn)控制（最小值為1秒）方法（水平/垂直）絕對法讀數(shù)（對徑）最大旋轉(zhuǎn)速度85/秒最小讀數(shù)0.5/11/5顯示器精度12類型3.5英寸TFT彩色顯示屏

57、距離測量單面顯示測程觸摸屏無棱鏡模式（目標：白墻）計算機單元在低亮度且無陽光1.5m250m/5m2000m(無棱鏡超長模式)操作系統(tǒng)WinCE.NET 4.2有棱鏡模式CPUIntel PXA255 400MHz單棱鏡（條件1）3，000mRAM64MB條件1：薄霧、能見度約20km，中等陽光，稍有熱閃爍ROM2MB(閃存ROM)+64MB（SD card）無棱鏡模式(漫反射表面)I/ORS-232串口1.5m250m(5mm)m.s.e.USB（B型）, 藍牙5.0m2000m(10mm+10ppmD)m.s.e.CF卡槽（型）有棱鏡模式（2mm+2ppmD)m.s.e.傾斜補償器最小讀數(shù)

58、類型雙軸精測模式0.2mm/1mm方法液體式粗測模式1mm/10mm補償范圍6測量時間水準器靈敏度精測模式 1mm:約1.2秒（首次3秒）圓水準器10/2mm0.2mm:約3秒（首次4秒）長水準器30/2mm粗測模式 10mm:約0.3秒（首次2.5秒）電源1mm:約0.5秒（首次2.5秒）機載電池BT-61Q輸出電壓7.4伏自動跟蹤使用時間最大自動跟蹤速度15/秒角度和距離測量約4.5小時搜索范圍可由用戶定義僅角度測量約10小時自動跟蹤范圍8m1000m(單棱鏡)其他自動照準精度2激光指向有伺服機構(gòu)防塵/防水等級IP54驅(qū)動范圍全方位旋轉(zhuǎn)工作環(huán)境溫度-20+50粗旋轉(zhuǎn)粗旋轉(zhuǎn)控制（7個速度可調(diào)

59、）重量儀器6.9kg(含電池)，儀器箱4.5kg微旋轉(zhuǎn)微旋轉(zhuǎn)控制（最小值為1秒）尺寸338mm(高)212mm(寬)197mm(長)最大旋轉(zhuǎn)速度85/秒測量機器人3: GTS-900A測量機器人產(chǎn)品特點：彩屏 WinCE測量機器人 您工作中最佳助手,配備自動追蹤，自動照準功能和Windows CE操作系統(tǒng)，跟蹤速度達15/秒；可以用于幾乎所有的測量領(lǐng)域。系統(tǒng)特點：配備自動追蹤，自動照準功能和Windows CE操作系統(tǒng)，跟蹤速度達15/秒；可以用于幾乎所有的測量領(lǐng)域。XTRAC 棱鏡跟蹤技術(shù)：瞬間重捕跟蹤鎖定技術(shù)拓普康第三代快速鎖定技術(shù)快速鎖定技術(shù)和IR通訊技術(shù)的完美結(jié)合高級的系統(tǒng)設(shè)計：儀器端

60、和反光鏡端均為無線連接 Windows CE操作系統(tǒng) 彩色觸摸屏幕 新型、超快速伺服馬達驅(qū)動內(nèi)置無線電通訊系統(tǒng)：內(nèi)置2.4GHz SpSp無線電通訊系統(tǒng) 集成在儀器的側(cè)面板中 可選配用于FC-200 的RS電臺模塊新型的FC-200野外控制器：內(nèi)置藍牙無線通訊模塊 Inetl XScale 520MHz CPU Windows CE操作系統(tǒng) 彩色觸摸屏幕 可選配RS-1電臺模塊真正無線連接的系統(tǒng)：GTS-900A測量機器人 FC-200野外控制器 RS電臺模塊 輕便的360棱鏡 功能強大的TopSURV 軟件技術(shù)指標：儀器型號GTS-901AGTS-902A儀器型號GTS-901AGTS-90