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1、引言(Introduction)
移动机器人由于其在各行业广阔的应用前景，己经成为机器人研究领域的一个重要分支。对于动态环境的研究是最近的热点，许多应用场合如军事、危险操作和服务业等，需要机器人实时通过无线通讯接收控制命令，以期望的速度、方向和轨迹灵活自如地移动。足球机器人就提供了这样一个动态环境的平台，要求机器人在动态环境下实现快速准确的到达目标点，他对运动控制提出了严格要求，同时还要求机器人实现控球、射门等功能。本文所述机器人基于这个平台，采用日立公司生产的蓝牙模块进行无线通讯，TMS3202407A作为机器人微处理器，采用PID控制算法，调节PWM波的占空比，完成电机调速，实现以上功能。
移动机器人按照移动方式可分为轮式、履带式、腿式等，其中轮式机器人具有机构简单、活动灵活等特点尤为受到青睐。
根据移动特性又可将移动机器人分为非全方位和全方位两种。物体在平面上的移动存在前后、左右和自转三个自由度的运动，若所具有的自由度少于三个，则为非全方位移动机器人，典型应用如汽车等，如文献【1]介绍的四轮移动机器人，可以前进、拐弯而不能横向移动;若具有完全的三个自由度，则称为全方位移动机器人，有独轮、三轮、四轮等。它非常适合工作在空间狭窄有限、对机器人的机动性要求高的场合中〔2]。全方位轮有效的避免了普通轮子不能侧滑带来的非完整性约束。全方位移动机器人具有平面运动的全部三个自由度，机动性好，理论上可以在任何角度以任何速度在机器人所处平面上运动。
基于以上分析，全方位移动的轮式移动机器人成为基于robocup平台下最理想的选择。移动机器人的运动控制直接影响机器人的性能，是目前移动机器人研究的热点之一。对运动控制，以前研究主要集中在两轮模型上。本文以四轮全方位移动机器人为对象，研究全方位轮的运动控制。下面分别从硬件架构、通讯、软件等方面介绍全方位移动机器人系统。
2、运动控制系统设计(Design of motion control system)
本文所述机器人配备的全方位轮和机器人如图1、图2所示，它的整体速度可分解为轴向可控的电机速度和径向的不可控的从动轮的速度。每个全方位轮由直流无刷电机驱动。因此各个电机
的电压是控制全方位轮运动的控制量。vX , vy、Ye是机器人在二维平面上运动的状态矢量。本机器人通过两个DSP分别控制一侧的两个电机，控制各轮电压实现控制机器人移动的目的。
整个机器人系统由上位机决策子系统、蓝牙无线通讯子系统、机器人子系统和图像识别子系统组成。其中机器人小车控制部分的硬件由如下部分组成:电机及其驱动模块，为小车提供可控的动力输出;蓝牙通讯接收模块，用RF信号建立DSP和上位机的双向通信;DSP控制器，为控制系统核心，负责采样及根据算法生成PWM信号，以控制电机，同时接受所有传感器信号，反馈给上位机;射门机构DCDC变换器，完成射门动作;IR传感器，在机器人前部安装，当多个机器人挤碰时避免摄像头识别不到球，用车载的琅传感器检测车前方是否有球;电源及其他辅助模块，为其他芯片提供能源，及做少量信号预处理工作。具体架构如图3所示。