本章详细描述了本实验室自主研制的 ＨＩＴ ＩＩ型全自主足球机器人的硬件体
系 结构和 实现方 案，分别介绍 了机器人 的五大模块 ：嵌入 式主控计算机 、异构
双 目视觉系统、运动控制系统、无线通信系统和电源系统。还简要介绍了 Ｈ工Ｔ－ ｎ全 自主机器人足球队的软件系统结构和单机器人的软件系统结构。该机器人
最 大 的特 点是 以工业 嵌入式 计算机 系统 为核 心 ，使之 具有 体积 小、计算 能 力
强、稳定性高等特点，可以适应各种比赛情况。该系统在 ２００２年 ５月汉城举 办的第七届世界杯机器人足球大赛中获得 ＲｏｂｏＳｏｔ比赛项目的冠军。这说明该 系统软硬件体系结构设计是合理的。我们设计的机器人不但可用于足球比赛，
而且同样适用于其他移动机器人系统。
哈尔滨 工业 大学 工学硕 士学位 论文
电路。机器人踢球装置驱动电机只需要小功率的微型直流电机，电机板通过芯 片 Ｌ２９８Ｎ直接驱动该电机带动踢球板旋转。
３ ． ２ ． ２电机驱动程序的设计与开发
电机驱动程序是运行在主控计算机上 ，它负责电机驱动板上的控制芯片 ＬＭ６２９的数据读写和发送指令，从而实现对电机的控制．所以 ＬＭ６２９的特
性 、工 作原理及指令集是开发 电机驱动程序 的基础 。
（１） ＬＭ６２９工作原理：
如 电路 框图 ３－２所示，ＬＭ６２９通过其 １／Ｏ端 口与主控 计算机通信，计算 出 一个梯 形速度 图并进行数 字滤波 。用增量编码 器反馈实际位 置。无论是位置控
制还是速度控制方式，这个梯形速度图发生器都要计算出相应的梯形速度分布
图。在运行 时，ＬＭ６２９进行预定位置 （速度 图发 生器 计算的位置 ）与实际位置
作减法运算，把运算结果看作电机运转的误差，然后由数字 ＰＩＤ滤波器处理该 误差后输出下一采样周期的 ＰＷＭ 调速信号，驱动 电机到达预定位置。表 ３－１ 给出 ＬＭ６２９的综合性能数据。
表 ３－１ ＬＭ６２９综合性能数据
Ｔａｂ．３－１ ＬＭ６２９ ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ ｓｕｍｍａｒｙ
位置 范围 －１，０７３，７４１，８２４ 一１，０７３，７４１，８２３计数
速度 范围 ０一１，０７３，７４１，８２３ ／ ２１６计数／采样，即。一１６，３８３计数／采样，分辨率
１／２ １６计数／采样
加速 度范 围 ０一１６，３８３／２ １６计数深样２，分辨率１／２＂计数／采样２
工作 方式 位置控制和速度控 制
控制算法 比例、积分、微分 （ＰＩＤ ）
采 样时 间间 隔 微分：２０４８／ｆｃＬＫ一２０４８ Ｘ ２５６／ｆＣＬＫ（对于ｆｃ：Ｌ．Ｋ ＝ ８ＭＨｚ，即２５６一
６５５２６ ｕ ｓ）比例、积分：２０４８／ｆＣＬＫ
Ｃ２） 位置反馈接 口
增量编码器的三个信号 Ａ． Ｂ和雨 接至 ＬＭ６２９。两个正交信号 Ａ． Ｂ用
来跟 踪 电机 绝对位 置，它们组成 ４ 个不 同逻辑状态 ，此逻 辑状态 的每一 次改
变，相应的 ＬＭ６２９内位置寄存器数值加一或减一。这样，系统分辨率比该编
码器 的条文数高 ４倍 。编码器信号输入 与 ＬＭ６２９的时钟 同步。
Ｉ
ｌｖ信号是电机每旋转一周产生一个低电平。当编码器 ３个信号都是低电 平时产生 ｉｎｄｅｘ信号送内部专门的 ｉｎｄｅｘ寄存器，记录了电机的绝对位置。其