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ELECTRONICS WORLD・技术交流
移动机器人控制系统设计
广东工业大学 侯晓磊
随着移动机器人在人们社会生活中的地位不断提高，设计一种
可靠、稳定的机器人控制系统越发的变得重要起来，以NI公司的MyRIO控制器以其安全可靠、编程开发简单而脱颖而出。

本文基于上述控制器、L298N电机驱动芯片Labview设计一种移动机器人控制软硬件系统系统，经验证，该系统运行稳定、可靠、高效。

1.前言
新一轮科技革命引发新一轮产业革命。

“互联网+制造”构建工业4.0，智能制造成为我国由制造大国向制造强国转变的关键一步，移动机器人作为智能制造中的一个组成部分，作用越发的变得举足轻重。

本文给出一种以MyRIO+L298N+Labivew的移动机器人控制系统。

2.IN MyRIO控制器
NI myRIO是NI最新设计的嵌入式系统设计平台。

NI myRIO中内含双核ARM Cortex-A9，实时性高，并且还可以便捷定制FPGA I/ O，给开发设计人员提供更好的设计复杂系统的平台。

NI myRIO作为可重配置控制器具有以下重要特点：
易于上手使用：引导性安装和启动界面可使开发人员更快地熟悉操作，协助开发人员快速了解工程概念，完成设计任务。

编程设计简单，利用实时应用、内置WiFi等功能，开发人员可以实现远程部署应用，“无线”操控。

板载资源众多：有丰富的数字I/O接口，提供SPI串行外设接口、PWM脉宽调制输出端口、正交编码器输入端口、UART异步收发器端口和I2C总线接口、多个单端模拟输入、差分模拟输入和带参考的模拟输入等可供选择的资源。

另外，NI MyRIO还提供可靠性能较好的控制器保护电路，防止由于意外操作造成控制器不可恢复性损坏，总之，NI MyRIO为开发人员提供了一个编程简易，设计电路方便，不用刻意担心意外操作而影响控制器使用的平台。

3.L298N电机控制芯片
L298N是一种用来驱动电机的集成电路，可以较稳定的输出平稳电流和较强的功率。

工作均电流为2A，最高可达4A，最高输出电压为50V，能够带动带有感性元件的负载。

控制器可以直接通过输入输出口与电机驱动芯片联接，从而方便控制驱动芯片的输出。

如将芯片驱动直流电机时，可以直接与步进电机相联接，通过调节控制器输出实现步进电机的的正反转功能当控制直流电机时，可以通过调节控制芯片的电压信号的极性，PWM波的占空比，从而实现直流电机转速和转向的调节。

4.系统硬件部分设计
系统采用MyRIO整体框架，外围增设电机驱动电路、避障驱动电路、里程计电路、液晶显示电路、陀螺仪电路。

通过MyRIO主控制发送控制信号驱动移动机器人运动，实时通过外围传感器获取位置信息反馈给主控制
器，然后控制器通过闭环系统调节当前位置以保证对目标位置的追踪。

图1
5.系统软件部分设计
系统软件部分采用经典控制理论的闭环控制系统，将电机、主控制器和外设传感器构成闭环系统，通过调节闭环统的参数，来使
移动机器人以较小偏差追踪按照预定轨迹。

图2
6.结束语
本文介绍了基于NI MyRIO控制器设计移动机器人控制系统，通过仿真和实物测试，能较好的完成对任务的追踪踪。

参考：From Student to Engineer:Preparing Future Innova-tors With the NI LabVIEW RIO Architecture .2014-04-01；王曙光,袁立行,赵勇.机器人原理与设计.人民邮电出版社,2013 。