项目

C-饼干：机器人系统架构

2016年9月8日经过罗伯特·凯马

当我们将各种系统组件结合到演示机器人时，C-Biscuit Saga继续。

C-饼干系列

进修和介绍

C-饼干代表Collaborative.B.ot.一世ntegrated.S.系统C矿石，你nmanned.一世任命性，和T.elemetry。它旨在更像是一个平台对于机器人项目，而不是特定的机器人。该平台基于羽鹬四拱，这基本上是一种低成本的嵌入式计算机，具有令人印象深刻的处理和输入/输出功能。筒板可以运行Linux以及机器人操作系统（ROS），这是一个可以帮助普通人员探索机器人开发的开源集合。beplay体育下载不了

但是，我们需要测试和展示平台，并为此需要一个实际的机器人。C-Biscuit系列中的先前文章讨论了整个项目的各种组件 - 例如，电源，软件设置，相机以及整体系统设计。

此时，是时候最终确定系统架构并将组件集成到良好的机器中！

往往是生活中的情况，最终版本并不像最初计划的那样。如果您查看了以前的文章，您将看到我们试图纳入一些改进，这将导致更具可视吸引力的机器人，具有更精简的系统设计。

更新的架构

此时Demo Bot的主要组件如下：

LynxMotion三轨机器人机箱
羽鹬四拱，和外壳和SD卡加载ROS.
羽鹬天线套件对于Wi-Fi通信
Wandcam.（500万像素的相机，专为直接连接到羽筒板）
12 V，2800 MAH NIMH电池组
充电器
机器人控制板，定制设计的PCB

以下是一个系统图：

现在让我们来看看每个系统组件。

机器人的框架

关于三轨道没有太多说。我们喜欢坦克式的踏板，我们喜欢它的样子，我们喜欢它只有两个电机，它似乎足够宽敞地对C型饼干硬件。

机器人的一个大脑

羽鹬覆盖在以前的C饼干物品中，因此我们不需要在这里居住。在演示机BOT中，羽鹬主要负责两件事：从WandCAM接收图像数据并将这些数据通过Wi-Fi传输到将显示图像的笔记本电脑。

最终我们希望实现机器 - 视觉算法，该算法将允许羽棒基于从相机的输入基于输入机器人的行为。羽筒板具有RF连接器，允许我们在方便的位置使用安装的单独天线。

机器人的愿景

Wandcam被讨论C-饼干：设计选择和理由。截至本文的写作，我们遇到一些困难将来自羽筒板的图像数据从羽鹬到PC中，我们可能会尝试将不同的相机作为解决方法。

为机器人提供动力

电源的原始计划是11.1V，5000 Mah锂聚合物（Lipo）电池。如果我们对上面提到的NiMH电池供给的2800 MAH不满意，我们将没有特别的错误，我们将返回Lipo。然而，以下考虑因素争论利润率对LiMH：

Tri-Track机器人机箱配有12 V电机。它优选在其指定电压下操作电动机，Lipo不太容易，因为Lipo-Pack电压以3.7V（一个Lipo Cell产生3.7 V）。因此，如果您正在寻找12 v，您可以获得最接近的是一个三个单元包，提供11.1 V.
当谈到充电，储存和运输时，Lipo电池更加挑剔，并且通常被认为更危险，因为它们具有在严重不利条件下爆炸的趋势。
NiMH电池比Lipo更高的充电周期。当我们一起将这个演示机器人拉到一起时，我们可能会做很多充电和放电，我喜欢更持久的电源的想法。

将电池充电能力集成到机器人的电子产品中是方便的;这样，我们可以通过USB连接对电池充电，该电池也用于机器人和PC之间的通信。但是，这种奖金功能没有成功，而是我们拥有一个现成的充电器，它将很好地完成这项工作。

控制机器人

我们的想法在这里将所有必要的控制和电源电路纳入一个定制设计的PCB。这将为更清洁的整体解决方案-i.e.，较少的布线，更少的电路板来保护底盘，更紧密的集成以及更高的定制。机器人控制板（RCB）具有以下要求：

与羽鹬沟通
控制移动机器人机箱的电机
将12V从电池转换为5 V，用于羽筒板，并在RCB上的低压电路
监控电池电压

羽脚板Comms.

筒板通信将通过USB和逻辑级UART获得。

在长期内，USB是首选选项，因为一些原因：

羽棒板具有标准USB连接器，而用于RCB通信的UART信号仅可用作测试点。
适当屏蔽的USB电缆易于使用。
USB采用差分信令并包含循环冗余校验（CRC）进行错误检测。

我通常不会在2）和3）上稍微强调，但我们将有电机驱动电流打开和关闭，以及在我看来，转化为相当嘈杂的电子设备的环境。通过屏蔽，差分信令和CRC，与UART的单端3.3 V色带电缆连接相比，USB更有可能提供强大的通信接口。

但是，USB无法在固件/软件简单方面与UART竞争。我可以处理一些微控制器USB开发，但我完全了解在Linux中实现USB通信，所以我想确保我们有UART作为备份。

电机控制

机器人机箱配有两种12 V拉丝直流电动机。RCB将使用电机驱动IC控制这些，允许我们轻松实现前进/后退旋转，PWM速度控制和电流限制。

图片礼貌Robotshop.。

在一点，我们希望找到一个合适的机器人机箱，配有步进电机而不是刷式的直流电机，但搜索证明徒劳无功。步进电机允许高精度的运动，但控制它们更复杂，并且这种增加的复杂性可能部分解释基于步进基底的机箱选项的短缺。然而，我们不想放弃基于步进电机的机器人的可能性，因此我们决定将步进驱动功能合并到RCB中。

此时，我们更有可能使用步进驱动电路进行额外的机器人特征，而不是移动机器人本身。

调节电压

电池给我们12 v，但我们需要5 v的羽鹬。对于RCB的逻辑电路电路，它也是方便的，因为我们正在使用EFM8微控制器具有片上5V-TO-3.3 V线性稳压器。

筒板的电流要求相当高 -用户指南建议电源可以源至少2级。因此，线性调节器不是最佳选择;我们想要开关稳压器的效率，并在我们的终点上简化设计过程我们将雇用一个μmodule.直流/直流转换器从线性技术。

线性技术的概念对为什么您可以选择一个μmodule，取自μmodule产品指南。我发现这张图片非常有趣，诚实这是一种非常好的视觉表达，即我对定制设计的开关调节器的感受。

适当照顾NiMH电池

微控制器的模数转换器将用于监控来自电池的电压。我认为大多数设计师会直观地认识到需要确保电池供电系统意识到由其电源产生的电压。但是当我们处理可充电电池时，电池监测的重要性超出了这一点，因为过度放电实际上可以损坏电池。

电池两端的电压随着它的电流提供电流;下图，取自Energizer的NIMH手册和应用手册，描绘了NiMH电池的典型放电曲线。

图片礼貌Energizer.

如果微控制器知道电池电压，它可以使用该曲线来估计放电百分比，然后可以采取行动以防止过度放电。Energizer文件说明：“以防止对电池不可逆转的伤害可能。。。强烈建议，在总放电之前从电池中移除负载。“

一些谷歌搜索表明，每块电池不应超过0.9 V的NiMH电池组，尽管1.0 V或1.1 V可能更安全。如果我们将1.1 v作为截止值，我们需要在我们的十个电池电池电压达到11 V时关闭机器人。

一世f you look back at the discharge profile, you can see that there is no need to push the cutoff to the absolute minimum because the voltage drops off so rapidly after about 1.1 V. Bottom line, I’d rather shut down the bot a little prematurely than risk damage to the battery.

结论

我们现在拥有C-Biscuit演示机器人更新的系统设计的鸟瞰图。留在未来的文章中，将更详细地探索机器人的各个部位。beplay体育下载不了

下一篇文章序列：C-饼干：用于RCB微控制器，电机控制器的原理图设计

给这个项目试一试！得到bom。