防小車跌落裝置設計

⑴ 掃地機器人的防碰撞、防跌落功能，是怎麼實現的呢

優秀抄防碰撞設計應該是這樣~軟體上配備偵測系統，硬體上配備防撞條，雙重保護減少碰撞產生。這一點台灣老品牌Proscenic（浦桑尼克）掃地機器人就做的很好：機器前端配備多組紅外線偵測裝置，智能感應防碰撞；
機身前方的黑色橡膠彈性的防護條，台灣仿生偵探技術不僅保護機身無劃痕損壞，即使出現小概率碰撞，也能將損壞降低到最小。力的作用是相互的，防碰撞功能同時還可以保護家居無損傷，怎麼碰都不心疼~
防跌落設計是通過在掃地機器人下方設計的多組下視探頭，當掃地機器人接近清掃邊緣時，探頭自動測量落差高度，通過高度來智能判定行走路線，落差過高，則自動折返，有效保護掃地機器人的安全。防跌落設計讓掃地機器人有了「眼睛」，碰到樓梯、錯層空間都可以看清並機智地避開，自衛功能強大，不用擔心隨時要收拾掃地機的「殘骸」。

⑵ 車輛工程畢業設計哪些題目比較簡單

給你幾個題目參考下微型轎車盤式制動器的設計汽車變速器拆裝液壓頂設計汽車座椅設計重型貨車六檔變速箱的設計電動游覽車總體及制動系統設計大車後部防止小車鑽入裝置的設計兩驅皮卡驅動橋設計

⑶ 安全防護裝置設計的原則有哪些

通用設計要求
4.1 結構設計要求
4.1.1 機床的外形布局應確保具有足夠的穩定性。使用機床時，不應存在意外翻倒、跌落或移動的危險。由於機床的原因不能確保足夠穩定時，應採取固定措施。
4.1.2 應通過將維護、潤滑和調整點設置在危險區外面，最大程度地減少進入危險區的需要。
4.1.3 除某些必須位於危險區的，如急停裝置或示教盒等，手動控制裝置應配置於危險區區域之外。
4.1.4 可接觸的外露部分不應有可能導致人員傷害的銳邊、尖角和開口。不可消除的，低於1.8米的設備尖銳易磕碰部分要加軟防護。
4.1.5 易墜落的部件要有防墜落保護裝置。
4.1.6 作業環境導致容易滑倒的作業地點，地面或腳踏板應採取防滑倒措施。
4.1.7 腳踏操作件應採取防護措施，以防止誤操作。
4.1.8 機床的限位裝置應盡量安裝到無振動、不受影響的合適位置上，動作應可靠。
4.1.9 出現危害將造成不可承受影響的結構，應考慮設計雙重保護。
4.1.10 運動中有可能松脫的零件、部件應設置防松裝置。
4.2 控制設計要求
4.2.1 自動生產線、輸送線等安全隱患不容易監控的設備，應採用安全繼電器、安全PLC等專用安全器件進行安全防護設計。
4.2.2 除主電櫃上主電源以外的區域電源必須使用鑰匙電源開關鎖，且帶有掛牌後防止送電的連鎖機構。
4.2.3 被保護裝置觸發功能引起停機後，機器的工作循環應該只有通過主控制櫃啟動方能再啟動，而不應在危險消失後自動啟動或在危險源附近就地啟動。
4.2.4 所有具有相反動作不允許同時執行的，應具備互鎖控制，邏輯上不允許同時發生動作。
4.2.5 不同的結構動作一旦同時發生，將造成設備或人員傷害的，應具備互鎖控制，邏輯上不允許同時發生。
4.2.6 不同的結構動作必須遵循固定順序，一旦紊亂將造成設備或人員傷害的，應具備連鎖控制，邏輯上不允許紊亂發生。
4.2.7 所有涉及安全的連鎖、互鎖控制點，應保留硬體觸點連鎖、互鎖控制，而不應只使用軟體實現。
4.2.8 出現過載、欠電壓、欠電流、過壓力、欠壓力、過流量等情況，將導致設備或人身安全隱患的結構，應利用敏感元件進行檢測，並在接近危害時進行工作保護。
4.2.9 保護系統動作時，應具備可以同步啟動的聲光報警裝置，提示作業人員採取措施。
4.2.10 安全保護電路引發的停止和報警應通過復位操作才能恢復。
4.2.11 220VAC電源的零線必須取自電力系統火線和中性線，或隔離變壓器副邊，不應利用有接零保護的機床外殼做零線。
4.2.12 設備停電、停氣等能源供應中斷時，應不發生任何可以預測的危險動作。如設備下沉、滑行、動作紊亂等，必要時應採取保護性設計，防止危險發生。
4.2.13 恢復供電、供氣等動能供應時時，設備不能產生自行起動等非操作才發生的動作。
4.3 其它
4.3.1 設備必須考慮可預見的誤用、誤操作造成的危險，並設計防護措施。
4.3.2 安全裝置設計採用的零部件、材料必須充分考慮其可靠性和壽命不低於設備主結構的可靠性和壽命，以保證其在設備壽命周期內一直有效。
4.3.3 電氣控制系統元件必須考慮防火、防爆、防潮等特殊環境的要求，並按相關國家法規進行設計和製造。
4.3.4 有焊接、切削飛濺的場所裸露電纜要求使用防飛濺、阻燃銅芯軟電纜。
4.3.5所有用做臨時電源的插座，必須設置漏電保護器。

⑷ 小車開關如何防止跳閘

1、先要弄明白小車開關什麼情況下會引發「跳躍」——合閘觸點一直接通，此時遇到永久性故障，小車開關就會出現多次跳合的現象。放條有兩種：機械防跳（小車開關內部）；電氣防跳（在控制迴路中加裝防跳繼電器），現在很多綜保都集成到保護內部了。
2、電氣防跳原理：防跳繼電器有一個是電流啟動線圈，一個是電壓自保持線圈。動合觸點並與合閘迴路，動斷觸點串入合閘迴路。當合於短路故障上，防跳繼電器的電流線圈啟動，動合觸點閉合，動斷觸點打開，電壓線圈動作，形成自保持。
3、常用防跳迴路有串聯式防跳迴路、並聯式防跳迴路、彈簧儲能式防跳迴路、跳閘線圈輔助接點式防跳迴路等。國產斷路器多採用串聯式防跳迴路
，防跳迴路的典型接線，斷路器多採用並聯式防跳迴路。
4、其中串聯式防跳迴路最合理,
應用也最廣泛,
它除具有防跳功能外,
還具有防止保護出口接點斷弧而燒毀的優點,
這也是應用微機保護裝置不可缺少的技術條件。其他防跳迴路只具有防止斷路器跳躍的功能,
跳閘線圈輔助接點式防跳迴路在執行防跳功能時,
跳閘線圈長期帶電有可能燒毀。

⑸ 防止高空墜落的措施有哪些

一、管理措施

1、加強科學管理，明確崗位責任，熟悉作業方法，掌握技術知識，執行操作規程，正確使用防護用具，加強日常檢查。

2、採取周密防護措施。除在危險部位設置護欄，立網、滿鋪架板、蓋好洞口外，還應在操作人員下方設平網和檢查作業人員是否正確使用防護用具。

二、技術措施

1、用好安全「三寶」。

首先是安全帽。進入作業場所，必須戴好符合安全標準的安全帽，並系好帽帶，防止人員墜落時帽子脫落，失去保護作用。然後是安全帶。凡在2m以上懸空作用人員，必須配帶合格的安全帶。

最後是安全網。凡無外架防護作業點，必須在離地4m高處搭設固定的安全平網，高層施工還應隔四層再安一道固定的安全平網，並同時設一層隨牆體逐層上升的安全平網。

2、做好「四口"防護。「四口」指樓梯口、電梯口、預留洞口和出入口(也稱通道口)。

3、做好「五臨邊」的防護。「五臨邊」必須設置1．2m高的雙層圍欄(每層60cm)或搭設安全立網

(5)防小車跌落裝置設計擴展閱讀：

高處墜落預防措施：

1、加強安全自我保護意識教育，強化管理安全防護用品的使用。

2、重點部位項目，嚴格執行安全管理專業人員旁站監督制度。

3、隨施工進度，及時完善各項安全防護設施，各類豎井安全門欄必須設制警示牌。

4、各類腳手架及垂直運輸設備搭設、安裝完畢後，未經驗收禁止使用。

5、安全專業人員，加強安全防護設施巡查，發現隱患及時落實解決。

⑹ 塔機有哪些安全裝置

1.液壓系統中各溢流閥：可抑制迴路中的異常高壓，以防止液壓油泵及馬達的損壞，並防止處於過載狀態。
2.吊臂變幅安全裝置：當不測事故發生，吊臂變幅油缸迴路中的高壓軟管或油管爆裂或切斷時，液壓迴路中的平衡閥就起作用，鎖閉來自油缸下腔的工作油，使吊臂不致下跌，從而確保作業的安全性。
3.吊臂伸縮安全裝置：當不測事故發生，吊臂伸縮油缸迴路中的高壓軟管或油管爆裂或切斷時，液壓迴路中的平衡閥就起作用，鎖閉來自油缸下腔的工作油，使吊會自己縮回，從而確保作業的安全性。
4.高度限位裝置：吊鉤起升到規定的高度後，碰觸限位重錘，打開行程開關，"過繞"指標燈即亮，同時切斷吊鉤起升、吊臂伸出、吊臂伏到等動作的操作而確保安全 。這時只要操縱吊鉤下降，吊臂縮回或吊臂仰起(即向安全方操作)等手柄時，使限位重錘解除約束，操作即恢復正常。在特殊的場合，如仍需要作微量的過繞操作，可按下儀表盒上的釋放按鈕，此時限位的作用便解除，但此時的操作必須十分謹慎小心，以防發生事故。
5.支腿鎖定裝置：當不測事故發生，通往支腿垂直油缸的高壓軟管或油管破裂或切割時，液壓系統中的雙向液壓鎖能封鎖支腿封鎖油缸兩腔的壓力油，使支腿不縮或甩出，從而確保起重作業的安全性。
6.起重量指示器：起重量指示器設置在基本臂的合側方(即操縱室的右側面)，操作者坐在操縱室內便能清楚地觀察到，能准確地指示出吊臂的仰角及對應工況下起重機允許的額定起重量。
7.起重特性表：設置在操縱室內前側下牆板上，該表列出了各種臂長和各種工作幅度下的額定起重量和起重高度，以便操作時查閱。起重作業時，切不可超過表中規定的數值。

--------------來源塔吊人才網

⑺ 關於小車避礙（軌跡跟蹤）系統設計---畢業論文

一般網站裡面買的是不全的，直接交肯定不會通過

⑻ 塔機有哪些安全保護裝置作用及原理

力矩限制器 限制起重臂相應幅度起重量
重量限制器 限制最大起重內量
高度限制器 限制最大起升高度
變幅限容制器 限制起重臂最大和最小幅度
回轉限制器 防止塔機相同一個方向轉動扭斷電纜線
防脫繩裝置 防止鋼絲繩脫離工作位置
小車防斷繩裝置 防止變幅繩斷裂小車自由滑動
小車防斷軸裝置 防止小車走輪斷軸後墜落
各部位制動器 即是工作裝置 亦是 安全裝置

⑼ 升降起重機安全保護裝置有哪些

起重機安全防護裝置及功能

1.超載限制器
它是起重機防止超載的安全保護裝置，也稱起重量限制器。其安全功能是當起重機的吊載超過額定值時，使起升動作停止，從而避免超載發生事故。超載限制器廣泛用於橋式類型起重機和升降機上。有些臂架類型起重機（例如塔式起重機、門座起重機）將超載限制器與力矩限制器配合使用。超載限制器有機械式、電子式多種類型。
（1）機械式：通過杠桿、彈簧、凸輪等的作用帶動撞桿，當超載時，撞桿與控制起升動作的開關相作用，切斷起升機構的動力源，控制起升機構中止運行。
（2）電子式：由感測器、運算放大器、控制執行器和載荷指示計等部分組成，將顯示、控制和報警等安全功能集於一身。當起重機吊載時，承載構件上的感測器產生變形，把載荷重量轉化為電信號，經過運算放大，指示出載荷的數值。當載荷超過額定載荷時，切斷起升機構的動力源，使起升機構的起升動作不能實現。
2.力矩限制器
力矩限制器是臂架式起重機的綜合性安全保護裝置。
我們知道，臂架式起重機是以起重力矩來表徵載荷狀態的。起重力矩值是由起重量、幅度的乘積決定，幅度值是由起重機臂架的臂長和傾角餘弦的乘積決定，這樣，起重機是否超載，實際上受到了起重量、臂長和臂架傾角等限制，同時還要考慮作業工況等多個參數也有制約作用，控制起來比較復雜。
目前廣泛採用的微機控制的力矩限制器可以綜合多種情況，較好地解決了這個問題。力矩限制器由載荷檢測器、臂長檢測器、角度檢測器、工況選擇器和微型計算機構成。當起重機進入工作狀態時，將實際工作狀態各參數的檢測信號輸入計算機，經過運算、放大、處理後，與事先存入的額定起重力矩值比較，並同時在顯示器上把相應的實際數值顯示出來。當實際值達到額定值的90%時，它會發出預警信號，當實際值超過額定載荷時則會發出警報信號，同時起重機停止向危險的方向（起升、伸臂、降臂、回轉）繼續動作。
3.緩沖器
它是配置在軌道運行式起重機金屬結構端部的一種安全裝置，具有吸收運行機構碰撞動能、減緩沖擊的安全功能。緩沖器安全檢查的主要指標是安裝是否牢固可靠、元件是否完好和吸收動能的能力大小。
緩沖器的工作原理是，如果單台起重機的大車（或小車）意外沖向軌道行程終點時，緩沖器可以與處於同一水平高度的軌道端部止擋（另外一種安全裝置）相互作用；如果在同一跨度軌道上的兩台起重機相撞時，與設在兩台起重機金屬結構相對面的緩沖器發生作用。緩沖器通過自身變形，迅速將碰撞動能轉化為彈性勢能吸收，從而減輕碰撞力的沖擊作用，避免對起重機造成破壞。常見的有橡膠緩沖器、彈簧緩沖器及液壓緩沖器。
（1）橡膠緩沖器：利用碰撞時橡膠的彈性變形實現緩沖。由於吸收能量少，一般用在運動速度較低的起重機。
（2）彈簧緩沖器：可將大部分撞擊動能迅速轉化為彈簧的壓縮勢能，適於中等運動速度的起重機，應用最廣泛。優點是結構簡單，對起重機仍有較大的沖擊作用。不過，現在通過技術手段改造，其性能已有較大改進。
（3）液壓緩沖器：通過油缸活塞擠壓油液作功來消耗受到撞擊時的動能，適於運動速度更大的起重機。優點是可吸收更大的沖擊動能，無反彈作用；缺點是構造復雜，受環境溫度對油液性能的影響較大，緩沖器的功能也會隨之受到影響。
4.防風防滑安全裝置
這是防止露天工作的起重機在大風作用下沿軌道發生滑行的安全裝置，室外工作的軌道式起重機均應安裝。其安全功能是，當起重機遭遇非工作狀態下的最大風力時，起重機不被吹動，防止起重機在軌道端頭傾覆。常見防風裝置有夾軌器、錨定裝置和鐵鞋。
（1）夾軌器：它廣泛應用於各類露天軌道起重機，其工作原理是利用夾鉗夾緊軌道頭部的兩個側面，通過結合面的夾緊摩擦力將起重機固定在軌道上，使起重機不能滑移。夾軌器的設計要求是，夾軌器的夾緊力須大於起重機的滑行力，以保證在當地最大風力作用下，起重機保持不動；夾軌鉗的閉合應靠裝置構件自身重量或彈簧的作用，而不應只靠動力驅動裝置的驅動作用，以防止在動力供應中斷時，夾軌器不起作用；動力驅動的夾軌動作應滯後於運行機構制動器的動作，以消除起重機制動時可能產生的劇烈顫動。
（2）錨定裝置：它藉助插銷或插板裝置、鏈條或頂桿將起重機與軌道基礎相連成一體，用於非工作狀態特大風暴時起重機的固定。由於錨定裝置只能設在軌道的某個特定位置，起重機要運行到該位置才能錨定，它不適於緊急情況下的即時防風。
（3）鐵鞋：它是一種楔形裝置，使用時將楔形舌尖插入車輪踏面和軌道頂面之間，鐵鞋的斜坡構成對車輪滑動的阻力。
5.極限位置限制器
也稱行程限制器，其安全功能是保證工作機構在運動中，當接近極限位置時，自動切斷前進的動力源並停止運動，防止行程越位。
極限位置限制器由相互作用的兩部分構成，一個是觸頭（撞塊或安全尺），安裝在工作機構的運動部分上；一個是行程限位開關，是控制工作機構的運動方向或行程距離的主令電器，固定在極限位置的軌道或起重機的金屬結構上，並串在工作機構的控制線路中。當某方向的運動接近極限位置時，觸頭觸碰行程限位開關，切斷該運動方向的控制電路，停止該方向的運行，同時接通反方向運動電路，使運行機構只能向安全方向運行。起重機的極限位置限制器有：
（1）上升極限位置限制器：所有類型起重機的起升機構和變幅機構至少應裝一套上升極限位置限制器。吊運液體金屬和其他危險品起重機的起升機構必須裝兩套，兩套限制器開關動作應有先後，並應盡量採用不同結構型式和控制不同的斷路裝置。
（2）下降極限位置限制器：其安全功能應保證吊具下降到下極限位置時，自動切斷下降的動力源，以保證鋼絲繩在捲筒上的纏繞不少於設計所規定的安全圈數。塔式或門座起重機的變幅機構、港口門座起重機的起升機構及其他有下限要求的機構應設置下降限位開關。其他起重機的起升機構是否安裝下降極限位置限制器不作為強制性的要求。
（3）運行極限位置限制器：軌道起重機的大車（或小車）運行機構在軌道端頭附近都必須設置行程限位開關，一般由限位開關和觸發開關的安全尺配套使用。
6.聯鎖保護
也稱為聯鎖開關或艙門開關，其安全功能是將聯鎖開關的狀態與起重機的某工作機構的運動聯系起來，在開關開啟狀態，對應的被其制約的工作機構不能啟動，只有在開關關閉狀態，被聯鎖的工作機構運動才能執行；當機構運動過程中，如果對應的艙門開關被打開，就給出停機指令。聯鎖保護可防止起重機的某機構在特定條件下運轉傷人。需要聯鎖保護的部位與制約的工作機構如下：
（1）從建築物登上起重機司機室的門與大車運行機構之間；
（2）由司機室登上橋架主梁的艙口門或通道欄桿門與小車運行機構之間；
（3）司機室設在運動部分時，進入司機室的通道口的門與小車運行機構之間；
這樣，可以防止當有人正從建築物跨入、跨出起重機的瞬間，或在起重機主樑上有人正做設備檢修時，由於司機不知曉而操作起重機，使機構運轉傷人。
7.零位保護
橋架式起重機的起升、大車運行和小車運行等三個工作機構是由三個操作裝置分別控制的，必須設零位保護。其保護作用是只要有一個機構的控制器不在零位，所有機構都不能啟動；只有在先將各機構控制器置於零位的情況下，工作機構的電動機才有可能啟動，零位保護是用來防止在起重機開始運轉時或失電後又恢復供電時，司機在沒有思想准備情況下啟動總開關，某個或幾個機構突然運轉造成的意外傷害。
8.緊急開關
所有起重機必須裝有在緊急情況下可迅速斷開總電源的緊急開關或裝置，並設置在司機操作方便的地方。
聯鎖保護、行程限位、零位保護、緊急開關等，常常聯合在起重機的控制電路中發揮作用，只要有一個裝置處於非正常狀態，起重機就不能啟動或停止向發生危險的方向運行。
9.偏斜調整和顯示裝置
大跨度的門式起重機和裝卸橋，當兩端支腿因前進速度不同步而發生偏斜時，該裝置能將偏斜情況指示出來，並使偏斜得到調整。
10.幅度指示器
安裝在具有變幅機構的起重機上，能正確指示吊具所在的幅度。
11.水平儀
安裝在流動式起重機上，可以檢查已打支腿起重機的傾斜度，顯示起重機機身的水平狀態。
12.防止吊臂後傾裝置
安裝在撓性變幅機構的臂架起重機上，當變幅機構的變幅行程開關失靈時，能阻止吊臂向後傾。
13.極限力矩限制裝置
用於當臂架起重機的臂架旋轉阻力矩大於設計規定的力矩時，該裝置內的摩擦元件發生滑動，切斷動力輸入，使旋轉運動停止，從而起到保護作用。
14.風級風速報警器
安裝在露天工作的起重機上。當風力大於6級時能發出報警信號，並能顯示瞬時風速風級。在沿海工作的起重機可定為當風力大於7級時發出報警信號。
15.支腿回縮鎖定裝置
安裝在工作時需要打支腿的流動式起重機上，其安全功能是雙向鎖定支腿，保證起重機在打支腿進行起重作業時，不發生「軟腿」回縮現象；當起重機結束起重作業，支腿收回時能可靠地鎖定支腿，防止起重機在行駛狀態下支腿自行伸出。
16.回轉定位裝置
用於流動式起重機在道路上行駛時，保證使回轉盤上的起重結構保持在固定位置，防止行駛時發生擺動。
17.防傾翻安全鉤
安裝在主梁一側落鉤的單主梁起重機上，防止小車傾翻。
18.檢修吊籠
用於高空中導電滑線的檢修。其可靠性不應低於司機室。
19.掃軌板、支承架和軌道端部止擋
掃軌和支承架用來掃除起重機行進方向軌道上的障礙物；軌道端部止擋設置在鋪設軌道的盡頭端部，與起重機（或運行小車）運動結構上的緩沖器配合作用，防止起重機（或運行小車）脫軌。
20.導電滑線防護板
用於防止人員意外接觸帶電滑線引發觸電事故而設的防護擋板。使用滑線的起重機，對易發生觸電的部位都應設該裝置：
（1）橋式起重機司機室位於大車滑線端時，通向起重機的梯子和走台與滑線間應設置防護板。
（2）橋式起重機大車沿線端的端梁下，應設置防護板，以防止吊具的鋼絲繩與滑線的意外接觸。
（3）同跨橋式起重機作多層布置時，下層起重機的滑線應沿全長設置防護板。
21.防護罩
起重機上外露的活動零部件，如開式齒輪、聯軸器、傳動軸、鏈輪、鏈條、傳動帶、皮帶輪等，均應裝設防護罩。露天工作的起重機，其電氣設備應裝設防雨罩。
22.倒退報警裝置
流動式起重機向倒退方向運行時，可發出清晰的報警音響信號和明滅相間的燈光信號，提示機後人員迅速避開。

⑽ 避障小車設計，為什麼無線模塊接收程序，只能接收一次，再發射其它值接收不了，不執行，用的NRF24L01無線

智能機器人作為一個高新科技的綜合體，直接反應了一個國家信息技術的發展水平，受到了社會各界的高度重視。智能機器人涉及了信息技術的幾乎所用內容，可以讓學生接觸並看到信息技術的全景，並且智能機器人是信息技術的開放平台，學生可以充分發揮想像力去開發各種智能裝置，從而培養學生對信息技術的開發能力，在開發過程中，培養各種能力，激發學生的興趣。

本文設計的以智能小車為載體的基於TMS320LF2407A教育機器人硬體平台，包括電源模塊和電機驅動模塊電路設計，並集成了紅外和光敏感測器和無線數據傳輸模塊，通過軟體設計可實現尋跡、避障及尋跡避障相結合的功能，達到了理論課程學習與動手實踐相結合的目的，鞏固了知識並進一步提高了學習者的興趣。

1 設計思想與總體方案

1.1 教育機器人的設計思想

本教育機器人以TMS320LF2407A微控制器為核心，由紅外感測器和光電感測器等各種感測器採集的外部環境信息作為輸入信號，通過DSP進行運算處理，利用PWM技術實時輸出調整小車的速度和方向，實現小車尋跡、避障、尋跡加避障等自動控制的功能，另外在小車於尋跡過

程中遇到障礙物，當尋跡加避障演算法在尋跡的同時不能完成避障功能時，可由PC機與其相連的無線通信收發模塊和DSP相連的另一無線收發模塊實現無線短距離通信，控制小車脫離障礙區並進行正常尋跡。

1.2 總體設計方案和框圖

機器人小車系統整體框圖如圖1所示，主要有TMS320LF2407A最小系統部分、電源模塊、電機驅動模塊、感測器模塊、無線通信模塊構成，實現由車載的各種感測器將信息不斷地傳遞給車載微控制器，並將編程設計演算法下載至微控制器實現實時調整小車的運動狀態，完成一定的功能要求。

機器人

2 系統硬體模塊設計

2.1 TMS320LF2407A最小系統設計

TMS320LF2407A是2000系列中目前應用最為廣泛的產品，它在片上不僅具有一個適於進行數字信號處理的高效處理器，而且還集成了存儲器和適應控制領域應用的豐富片上外設，從而構成了一個基本的片上計算機系統。除了具有改進的哈佛結構、多匯流排結構和流水線結構等優點外，它還採用高性能靜態 CMOS技術，電壓降為3.3V，減少了功耗，指令執行速度提高到40MIPS，幾乎所有指令都可以在2 5ns的單周期內完成。TMS320LF2407A的基本結構包括中央處理器單元（CPU）、存儲器、片內外設與專用硬體電路三個組成部分。本系統硬體平台充分利用TMS320LF2407A控制器的特點採用模塊化設計，分為基本電路和擴展控制電路部分。基本電路包括電源電路、復位電路、時鍾電路、A/D 輸入通道和JTAG模擬電路等。擴展電路包括存儲器及解碼電路、串列通信SCI與RS-232介面電路、CAN介面電路、SPI功能模塊等。系統硬體原理框圖如圖2所示。

電路圖

此部分採用光電感測器對路面信息進行識別。採用RPR220型光電對管，RPR220是一種一體化反射型光電探測器，其發射器是一個砷化鎵紅外發光二極體，接收管是一個高靈敏度的硅平面光電三極體，用3個該紅外對管構成「一」字形排列在小車車頭的底部，路徑軌跡由黑線指示，根據落在黑線區域的光電三極體接收到的反射光線強度與白色區域的不同，由檢測到的黑線光電管的位置來判斷小車的位置方向看其是否偏離黑線，當紅外對管的發射二極體發出紅外線，經反射物 （白線）反射到接收管，是接收管集電極與發射極之間的電阻變小，輸入端電位變低，經比較器比較後輸出低電平，當紅外線照射到黑線上時，反射到接收管上的光亮減小，接收管的集電極與發射極間電阻增大使得輸出高電平，將輸出端信號送至2407A進行分析處理，反射式光電感測器原理如圖3所示。3個感測器中如果位於中間的感測器（中感測器）檢測到黑線，從感測器將發出「有線」信號，後輪兩電機繼續接通運轉，結果驅動車體前進。如果除中感測器之外，左、右感測器中的任一個未檢測到黑線，則該感測器輸出「無線」信號，這時脫離引導線的感測器對側的驅動電機停止運行，同側電機繼續運行，以此達到校正行進方向的目的。

電路

2.3 紅外避障模塊設計

在小車行進過程中遇到障礙物，無法正常通過時，採用紅外線檢測器檢測障礙物，並設計演算法控制小車繞開障礙物繼續尋跡前進。在小車前端兩側分別安裝1個紅外發射二極體（如東芝TLN110）進行紅外信號的發射，紅外線光源發出的信號調制到38kHz，使用2407A的PWM輸出產生精確的信號。紅外接收器由安裝在車頭中央的專用紅外接收模塊（如CRVPl738）對紅外信號進行接收。小車前進路線中障礙物的判斷原則：a.左邊紅外發射二極體發射信號，檢測中央接收端，判斷是否接收到信號；b.右邊紅外發射二極體發射信號，檢測中央接收端，判斷是否接收到信號；c.若左邊發射時，有信號接收則小車左邊有障礙物；若右邊發射時，有信號接收則小車右邊有障礙物；若左邊和右邊發射時，都有信號接收則小車正前方有障礙物。

在小車前進過程中有三種避障演算法：沿左邊行走，沿右邊行走，左右相結合行走。本設計要實現在多種環境下都能避障，所以選擇左右結合行走的演算法。在小車左、右側兩側等比例安裝若干紅外測距感測器（GP2D12），用於防止小車在避障過程中與障礙物發生碰撞，由於GP2-D12輸出為0.4~2.4V的模擬信號，對應80~10cm距離，輸出與距離成反比關系，且為非線性，可直接利用2407A集成的A/D轉換功能，進行A/D轉換得到相應參數，根據參數由 DSP進行相應處理，進行避障前進。在避障過程中，採用接近式控制策略，維持障礙物和感測器之間的距離為一固定常數，當兩者距離偏小時，機器人向遠離障礙物的方向旋轉；當兩者距離偏大時，向靠近障礙物的方向旋轉。小車沿障礙物行進過程中，在車頭底部光電感測器檢測到黑線時，小車開始調整行進姿勢，遠離障礙物，繼續尋跡。另外在小車無法成功繞過障礙物繼續尋跡時，可以通過無線通信模塊控制小車繞過障礙物使其繼續尋跡。

2.4 無線通信模塊設計

在機器人無法成功避障的情況下，可通過DSP與上位機（PC機）之間的通信協作來完成避障任務。DSP與PC機之間的通信方式分為有線和無線兩種，多數採用串列通信。在本設計中採用無線通信方式，可以克服有線通信造成的操作不便。PTR2000是基於nRF401器件的無線數據傳輸模塊，具有低頻發射、靈敏度高的特點，使其在嵌入式短程無線產品中得到廣泛的應用。要實現DSP與PC機之間的無線通信，需在DSP與小車車體分別安裝一個 PTR2000器件，其系統硬體結構框圖如圖4所示。通過2407A的RXD和TXD引腳與PTR2000的DO和DI引腳直接相連，2407A的控制引腳與PTR2000模式控制引腳相連完成PTR2000於DSP之間的連接，通過採用MAX232器件在PTR2000和計算機串口進行RS-232和 TTL電平之間的轉換後，完成PTR2000和PC機串口的連接。在DSP和PC機端軟體配合設置PTR2000的狀態（發射或接收），選擇固定的通信頻道，並讓PTR2000一直處於正常工作狀態，再通過設計軟體系統實現無線通信的功能。

結構框圖

電源模塊可由16V交流電壓充電器通過電源充電電路為6節車載鎳鎘電池（約7.2V）充電，為各模塊提供工作電壓。電源電路模塊如圖5所示。由於各模塊所需工作電壓不同，可先通過使用78（L）05穩壓器得到5V直流電壓，2407A所需3.3V電源由帶集成延時復位功能的低壓差穩壓器TPS733Q實現，同時具有復位功能。如圖5所示。

電源電路模塊

2.6 電機驅動模塊設計

本輪式機器人平台採用左、右直流電機驅動的方式，中間有一起支撐作用的萬向輪。電機驅動模塊可以實現兩電機在任何方向旋轉從而達到小車前進、倒退和轉向的目的。電機發生轉向與否是由提供給電機驅動電路的高、低電壓信號次序決定的，它們來自前端的數字邏輯門定序電路。數字邏輯定序電路的輸入信號由 2407A 產生的方向信號和PWM信號實現機器人的方向和速度的控制分為方向端和使能端，該電路同時可以避免產生電源短路對電子器件造成的損害。此小車電機驅動電路是H橋驅動電路，該電路通過控制電機電流流向達到控制轉向的目的。當Q1和04導通時，電機電流從左流向右，電機正轉；當Q2和Q3導通時，電機電流從右流向左，電機反轉。如圖7所示。

電機驅動電路

3 系統整體實現

以TMS320LF2407A為核心的教育機器人硬體系統整體功能可在軟體開發工具CCS和硬體開發工具XDS的支持下採用C語言和匯編語言混合編程進行程序模擬調試，再通過JTAG介面下載到DSP內實現，給DSP學習者帶來了極大的方便。同時，得益於2407A外部資源的豐富性，系統中未使用部分有利於學習者做進一步的功能開發和應用。

4 結語

該整體硬體系統結構簡單，具有很好的擴展性，而且通過軟體編程式控制制機器人完成一定的功能，很好地鍛煉了學生的邏輯思維能力和編程能力，有助於培養學生的實踐能.