本實(shí)用新型涉及一種單核三軸四輪變結(jié)構(gòu)微微鼠（PICOMOUSE）全數(shù)字自動(dòng)伺服控制系統(tǒng)，屬于微型迷宮機(jī)器人領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的不斷進(jìn)步，國(guó)外專家在微電腦鼠求解迷宮的技術(shù)基礎(chǔ)之上提出了一種更具有挑戰(zhàn)性的迷宮機(jī)器人---微微鼠，其常用二維結(jié)構(gòu)如圖1所示。為增強(qiáng)迷宮復(fù)雜程度以及老鼠求解迷宮的難度，迷宮擋墻由原有的180mm變成了90mm，原有的迷宮由16*16格變成了32*32格，新的迷宮二維結(jié)構(gòu)如圖2所示。電源一旦打開(kāi)，微微鼠全程完全依靠自身攜帶的傳感器自動(dòng)導(dǎo)航，并求解由1024個(gè)迷宮格組成的各種復(fù)雜迷宮，能夠快速?gòu)钠瘘c(diǎn)找到一條到達(dá)設(shè)定目標(biāo)點(diǎn)的最佳路徑，然后以最快的速度沿著最佳路徑?jīng)_刺到終點(diǎn)。

微微鼠作為一種新型的迷宮機(jī)器人技術(shù)，每年世界上有諸多國(guó)家和地區(qū)在展開(kāi)這種技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)，并具有不同的競(jìng)賽規(guī)則，微微鼠在整個(gè)迷宮中的行走分為兩部分：探索和沖刺，相應(yīng)花費(fèi)的時(shí)間為探索時(shí)間TS和沖刺時(shí)間TD以及由于違規(guī)而出現(xiàn)的加罰時(shí)間TP，微微鼠的最終性能TIME由TS、TD和TP來(lái)決定，其中最具有代表性的是日本、美國(guó)、英國(guó)和新加坡。

日本規(guī)則如下：TIME=TD；

美國(guó)規(guī)則如下：TIME=TS/30+TD+TP，其中TP為微微鼠出現(xiàn)故障的加罰時(shí)間。

英國(guó)規(guī)則如下：TIME=TS/30+TD+TP，其中TP為微微鼠出現(xiàn)故障的加罰時(shí)間。

新加坡規(guī)則如下：TIME=TS/60+TD+TP，其中TP為微微鼠出現(xiàn)故障的加罰時(shí)間。

從上面的國(guó)際規(guī)則可以看出，微微鼠求解迷宮在微微鼠的整個(gè)運(yùn)動(dòng)中占有非常重要的位置，一旦微微鼠求解迷宮失敗，微微鼠的整個(gè)功能也就無(wú)法實(shí)現(xiàn)。

微微鼠在迷宮中行走過(guò)程中要時(shí)刻判斷周圍的環(huán)境，然后傳輸參數(shù)到控制器，由控制器反復(fù)控制其在迷宮方格中精確的加速和減速運(yùn)動(dòng)。一只優(yōu)秀的微微鼠成功求解迷宮必須具備良好的感知能力，有良好的行走能力，優(yōu)秀的智能算法，否則將無(wú)法完成任務(wù)。如果采用現(xiàn)有的簡(jiǎn)易算法和結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)微微鼠求解迷宮，在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)：

（1）由于求解迷宮數(shù)目的大量增加，且迷宮探測(cè)設(shè)置點(diǎn)不在是原有的迷宮中心，而是迷宮中的任意一格，使得原有的簡(jiǎn)易微微鼠求解迷宮技術(shù)無(wú)法求解現(xiàn)有的復(fù)雜迷宮；

（2）由于微微鼠尺寸的大幅減少，如果微微鼠采用圖1中的六組傳感器技術(shù)探索復(fù)雜迷宮，在一些對(duì)探索有時(shí)間要求的國(guó)際規(guī)則中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)探索時(shí)間較長(zhǎng)的現(xiàn)象發(fā)生，最終導(dǎo)致微微鼠競(jìng)爭(zhēng)失?。?/p>

（3）一些簡(jiǎn)易微微鼠樣機(jī)伺服系統(tǒng)采用比較低級(jí)的芯片和算法，使得微微鼠在迷宮當(dāng)中的行走一般都要花費(fèi)較長(zhǎng)的時(shí)間，不僅消耗了大量電池的能量，而且在真正的大賽中也無(wú)法取勝；

（4）由于迷宮擋墻尺寸的減少，使得微微鼠單格行走運(yùn)行的距離減少，微微鼠在求解迷宮過(guò)程中的頻繁剎車和啟動(dòng)加重了單片機(jī)的工作量，單一的單片機(jī)無(wú)法滿足微微鼠快速啟動(dòng)和停車的要求；

（5）對(duì)于兩輪驅(qū)動(dòng)的微微鼠來(lái)說(shuō)一般要求驅(qū)動(dòng)其運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)電機(jī)PWM控制信號(hào)要同步，受計(jì)算能力的限制單一單片機(jī)伺服系統(tǒng)很難滿足這一條件，微微鼠在直道上行駛時(shí)不能準(zhǔn)確的行走在中線上，在高速行走時(shí)很容易撞到迷宮擋墻，導(dǎo)致任務(wù)失??；

（6）由于受單片機(jī)容量和算法影響，微微鼠無(wú)法存儲(chǔ)迷宮信息，當(dāng)遇到掉電情況時(shí)所有的信息將消失，這使得整個(gè)探索過(guò)程要重新開(kāi)始；

（7）微微鼠在迷宮行走時(shí)，易于受到外界干擾，由于沒(méi)有進(jìn)行及時(shí)補(bǔ)償導(dǎo)致微微鼠碰撞迷宮擋墻，最終無(wú)法完成任務(wù)；

（8）兩輪微微鼠系統(tǒng)在加速行走時(shí)由于重心后移，使得老鼠前部輕飄，即使在良好的路面上微微鼠也會(huì)打滑，有可能導(dǎo)致撞墻的現(xiàn)象出現(xiàn)，不利于高速微微鼠的發(fā)展；

（9）兩輪微微鼠系統(tǒng)如果設(shè)計(jì)不當(dāng)造成重心前偏，將導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)輪上承受的正壓力減小，這時(shí)微微鼠系統(tǒng)更加容易打滑，也更容易走偏，導(dǎo)致導(dǎo)航失??；

（10）兩輪微微鼠系統(tǒng)如果設(shè)計(jì)不當(dāng)造成重心側(cè)偏將導(dǎo)致兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪承受的正壓力不同，在快速啟動(dòng)時(shí)兩輪打滑程度不一致，瞬間就偏離軌跡，轉(zhuǎn)彎時(shí)，其中正壓力小的輪子可能打滑，導(dǎo)致轉(zhuǎn)彎困難；

（11）由于傳統(tǒng)的微微鼠多采用光電編碼器實(shí)現(xiàn)老鼠的速度和位置的反饋，由于光電編碼器的體積較大，使得微微鼠的體積相對(duì)較大，無(wú)法實(shí)現(xiàn)微微鼠伺服系統(tǒng)的微型化發(fā)展；

（12）由于比賽場(chǎng)地的灰塵較大，特別是迷宮經(jīng)過(guò)多次比賽后，迷宮地板上吸附的灰塵較大，使得快速行駛的微微鼠很容易打滑，導(dǎo)致迷宮信息錯(cuò)誤，最終微微鼠無(wú)法完成探索和沖刺的任務(wù)；

（13）由于傳統(tǒng)微微鼠伺服系統(tǒng)采用的集成驅(qū)動(dòng)芯片體積較大，微微鼠的體積無(wú)法微型化且重量較大，在相同功率直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)下無(wú)法取得足夠大的加速度，系統(tǒng)的加速性能較弱。

微微鼠求解迷宮是國(guó)際新興的一門(mén)技術(shù)， 由于微微鼠技術(shù)的難度較高以及迷宮設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，導(dǎo)致國(guó)內(nèi)還沒(méi)有研發(fā)此機(jī)器人的單位。因此， 需要借助現(xiàn)有的先進(jìn)控制技術(shù)以及先進(jìn)控制芯片設(shè)計(jì)一種多軸多輪防滑的微微鼠求解迷宮的全數(shù)字伺服控制器。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型主要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種單核三軸四輪變結(jié)構(gòu)微微鼠全數(shù)字伺服系統(tǒng)控制器，為克服單片機(jī)不能滿足微微鼠求解復(fù)雜迷宮的要求，參考國(guó)產(chǎn)微電腦鼠所采用的單機(jī)工作模式，在吸收國(guó)外先進(jìn)控制思想的前提下，自主研發(fā)了基于STM32F405的全數(shù)字三軸四輪微微鼠伺服控制器，控制板以STM32F405為處理核心，實(shí)現(xiàn)微微鼠探索迷宮和微微鼠在迷宮中沖刺時(shí)數(shù)字信號(hào)的實(shí)時(shí)處理，并實(shí)現(xiàn)對(duì)兩軸驅(qū)動(dòng)控制芯片A3906SESTR-T的實(shí)時(shí)輸入和輸出控制，快速響應(yīng)中斷，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信和存儲(chǔ)實(shí)時(shí)信號(hào)。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型采用的一個(gè)技術(shù)方案是：提供了一種單核三軸四輪變結(jié)構(gòu)微微鼠全數(shù)字伺服系統(tǒng)控制器，包括微微鼠殼體、車輪、第一紅外傳感器、第二紅外傳感器、第三紅外傳感器、第四紅外傳感器、第五紅外傳感器、第六紅外傳感器、第一高速直流伺服電機(jī)、第二高速直流伺服電機(jī)、真空吸附電機(jī)、第一磁電編碼器、第二磁電編碼器、運(yùn)動(dòng)傳感器以及采集傳感器，四個(gè)所述的車輪分別兩兩設(shè)置在微微鼠殼體的左右兩側(cè)邊，所述的第一紅外傳感器和第六紅外傳感器分別設(shè)置在微微鼠殼體的左右兩側(cè)邊并位于車輪的前端，所述的第二紅外傳感器和第五紅外傳感器設(shè)置在微微鼠殼體的前端，所述的第三紅外傳感器斜向設(shè)置在第一紅外傳感器和第二紅外傳感器之間，所述的第四紅外傳感器斜向設(shè)置在第五紅外傳感器和第六紅外傳感器之間，所述的第一高速直流伺服電機(jī)和第二高速直流伺服電機(jī)分別安裝在微微鼠殼體的左右兩邊并位于兩個(gè)車輪之間的位置，所述的真空吸附電機(jī)設(shè)置在第一高速直流伺服電機(jī)和第二高速直流伺服電機(jī)上方的中間位置，所述的第一磁電編碼器和第二磁電編碼器分別設(shè)置在第一高速直流伺服電機(jī)和第二高速直流伺服電機(jī)的下方，所述的運(yùn)動(dòng)傳感器和采集傳感器依次設(shè)置在真空吸附電機(jī)的下方。

在本實(shí)用新型一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述的第三傳感器和第四傳感器斜向設(shè)置時(shí)與Y軸之間的夾角大小為：。

在本實(shí)用新型一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述的第一磁電編碼器和第二磁電編碼器均采用基于磁電傳感器AS5040H的編碼器。

在本實(shí)用新型一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述的車輪上均設(shè)置有真空吸盤(pán)。

在本實(shí)用新型一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述的單核三軸四輪變結(jié)構(gòu)微微鼠全數(shù)字伺服系統(tǒng)控制器還包括電源裝置和控制板，由所述的電源裝置單獨(dú)提供電流驅(qū)動(dòng)所述的控制板，所述的控制板分別發(fā)出第一控制信號(hào)、第二控制信號(hào)和第三控制信號(hào)，由所述的第一控制信號(hào)、第二控制信號(hào)和第三控制信號(hào)分別控制所述的第二高速直流伺服電機(jī)、第一高速直流伺服電機(jī)和真空吸附電機(jī)的信號(hào)合成之后再控制微微鼠的運(yùn)動(dòng)。

在本實(shí)用新型一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述的電源裝置采用鋰離子電池。

在本實(shí)用新型一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述的控制板采用STM32F405全數(shù)字伺服控制，STM32F405全數(shù)字伺服控制是基于STM32F405的控制器中引入多軸集成專用驅(qū)動(dòng)芯片A3906SESTR-T，所述的控制板以STM32F405為處理核心。

在本實(shí)用新型一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述的單核三軸四輪變結(jié)構(gòu)微微鼠全數(shù)字伺服系統(tǒng)控制器還設(shè)置有上位機(jī)程序和運(yùn)動(dòng)控制程序，所述的上位機(jī)程序還包括迷宮探知、迷宮存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)輸出，所述的運(yùn)動(dòng)控制程序還包括基于STM32F405三軸全數(shù)字直流伺服控制、迷宮定位和模式選擇。

在本實(shí)用新型一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述的基于STM32F405三軸全數(shù)字直流伺服控制還包括相互連接的四輪微微鼠全數(shù)字直流伺服控制和基于單軸直流電機(jī)吸附摩擦伺服控制，所述的四輪微微鼠全數(shù)字直流伺服控制包括位置模塊、速度模塊和加速度模塊。

本實(shí)用新型的有益效果是：本實(shí)用新型的單核三軸四輪變結(jié)構(gòu)微微鼠全數(shù)字伺服系統(tǒng)控制器，提高了單核微微鼠全數(shù)字伺服系統(tǒng)的穩(wěn)定性，真空吸附電機(jī)通過(guò)真空抽吸裝置不停抽吸微型真空吸盤(pán)內(nèi)的空氣，使微型真空吸盤(pán)的內(nèi)外壓力不一樣，產(chǎn)生一定的負(fù)壓，使其對(duì)帶有灰塵的迷宮地面產(chǎn)生一定的吸附力，有效防止了微微鼠在高速迷宮探索時(shí)的地面打滑；運(yùn)動(dòng)傳感器可以測(cè)量出微微鼠的偏航率，當(dāng)微微鼠在求解迷宮姿態(tài)發(fā)生變化超過(guò)設(shè)定閥值時(shí)，在一個(gè)新的采樣周期采樣控制器就立即對(duì)其位置補(bǔ)償，避免了微微鼠遠(yuǎn)遠(yuǎn)偏離中心位置現(xiàn)象的發(fā)生，提高了其快速求解時(shí)的穩(wěn)定性。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖，其中：

圖1為二輪驅(qū)動(dòng)微微鼠二維圖；

圖2為微微鼠32*32迷宮示意圖；

圖3為A3906SESTR-T與兩軸電機(jī)的連接圖示意圖；

圖4為三軸四輪變結(jié)構(gòu)微微鼠二維原理圖；

圖5為基于STM32F405三軸四輪變結(jié)構(gòu)微微鼠原理框圖；

圖6為基于STM32F405三軸四輪變結(jié)構(gòu)微微鼠伺服控制程序框圖；

圖7為微微鼠導(dǎo)航模式。

具體實(shí)施方式

下面將對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅是本實(shí)用新型的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。

如圖4所示，本實(shí)用新型實(shí)施例包括：

一種單核三軸四輪變結(jié)構(gòu)微微鼠全數(shù)字伺服系統(tǒng)控制器，包括微微鼠殼體、車輪、第一紅外傳感器S1、第二紅外傳感器S2、第三紅外傳感器S3、第四紅外傳感器S4、第五紅外傳感器S5、第六紅外傳感器S6、第一高速直流伺服電機(jī)Y、第二高速直流伺服電機(jī)X、真空吸附電機(jī)M、第一磁電編碼器M1、第二磁電編碼器M2、運(yùn)動(dòng)傳感器G1以及采集傳感器L1，四個(gè)所述的車輪分別兩兩設(shè)置在微微鼠殼體的左右兩側(cè)邊，所述的第一紅外傳感器S1和第六紅外傳感器S6分別設(shè)置在微微鼠殼體的左右兩側(cè)邊并位于車輪的前端，所述的第二紅外傳感器S2和第五紅外傳感器S5設(shè)置在微微鼠殼體的前端，所述的第三紅外傳感器S3斜向設(shè)置在第一紅外傳感器S1和第二紅外傳感器S2之間，所述的第四紅外傳感器S4斜向設(shè)置在第五紅外傳感器S5和第六紅外傳感器S6之間，所述的第一高速直流伺服電機(jī)Y和第二高速直流伺服電機(jī)X分別安裝在微微鼠殼體的左右兩邊并位于兩個(gè)車輪之間的位置，所述的真空吸附電機(jī)M設(shè)置在第一高速直流伺服電機(jī)Y和第二高速直流伺服電機(jī)X上方的中間位置，所述的第一磁電編碼器M1和第二磁電編碼器M2分別設(shè)置在第一高速直流伺服電機(jī)Y和第二高速直流伺服電機(jī)X的下方，所述的運(yùn)動(dòng)傳感器G1和采集傳感器L1依次設(shè)置在真空吸附電機(jī)M的下方。其中，所述的車輪包括X輪、Y輪、R輪和Z輪。

上述中，所述的第三傳感器S1和第四傳感器S4斜向設(shè)置時(shí)與Y軸之間的夾角大小為：。

在本實(shí)施例中，所述的第一磁電編碼器M1和第二磁電編碼器M2均采用基于磁電傳感器AS5040H的編碼器；所述的車輪上均設(shè)置有真空吸盤(pán)，吸附性能好。

如圖5所示，所述的單核三軸四輪變結(jié)構(gòu)微微鼠全數(shù)字伺服系統(tǒng)控制器還包括電源裝置和控制板，由所述的電源裝置單獨(dú)提供電流驅(qū)動(dòng)所述的控制板，所述的控制板分別發(fā)出第一控制信號(hào)、第二控制信號(hào)和第三控制信號(hào)，由所述的第一控制信號(hào)、第二控制信號(hào)和第三控制信號(hào)分別控制所述的第二高速直流伺服電機(jī)、第一高速直流伺服電機(jī)和真空吸附電機(jī)的信號(hào)合成之后再控制微微鼠的運(yùn)動(dòng)。

上述中，所述的電源裝置采用鋰離子電池；所述的控制板采用STM32F405全數(shù)字伺服控制，STM32F405全數(shù)字伺服控制是基于STM32F405的控制器中引入多軸集成專用驅(qū)動(dòng)芯片A3906SESTR-T，所述的控制板以STM32F405為處理核心。

STM32F4系列除引腳和軟件兼容高性能的F2系列外，F(xiàn)4的主頻(168MHz)高于F2系列(120MHz)，并支持單周期DSP指令和浮點(diǎn)單元、更大的SRAM容量(192 KB，F(xiàn)2為128 KB)、512KB-1MB的嵌入式閃存以及影像、網(wǎng)絡(luò)接口和數(shù)據(jù)加密等更先進(jìn)的外設(shè)。STM32F4系列基于最新的ARM Cortex M4內(nèi)核， 在現(xiàn)有出色的STM32微控制器產(chǎn)品組合中新增了信號(hào)處理功能，并提高了運(yùn)行速度；STM32F405x集成了定時(shí)器、3個(gè)ADC、2個(gè)DAC、串行接口、外存接口、實(shí)時(shí)時(shí)鐘、CRC計(jì)算單元和模擬真隨機(jī)數(shù)發(fā)生器在內(nèi)的整套先進(jìn)外設(shè)，這些性能使得F4系列可以較容易滿足控制和信號(hào)處理功能混合的數(shù)字信號(hào)控制需求。高效的信號(hào)處理功能與Cortex-M4處理器系列的低能耗、低成本和易于使用的優(yōu)點(diǎn)的組合，使得其可以為多軸電動(dòng)機(jī)控制提供靈活解決方案。這些特點(diǎn)使得STM32F405特別適合微微鼠三軸四輪伺服系統(tǒng)的信號(hào)處理。

本實(shí)用新型為了減少單核微微鼠全數(shù)字伺服系統(tǒng)的體積，舍棄了傳統(tǒng)的兩軸直流伺服電機(jī)H型驅(qū)動(dòng)橋L6207D，而采用體積更小、電壓更小的兩軸直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)橋A3906SESTR-T，A3906SESTR-T是一種單雙路直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片，A3906 旨在用于低電壓步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、單路及雙路直流電機(jī)的脈寬控制(PWM)，可在各通道輸出高達(dá) 1 A 的電流，工作電壓范圍為 2.5 至 9 V。A3906SESTR-T內(nèi)置固定關(guān)斷時(shí)間 PWM 計(jì)時(shí)器，根據(jù)對(duì)芯片外圍采樣電阻的選擇，設(shè)置峰值電流。過(guò)流輸出標(biāo)記用于通知控制器電機(jī)電流已經(jīng)達(dá)到峰值，可用于過(guò)流保護(hù)，上述特點(diǎn)使得A3906SESTR-T特別適合應(yīng)用于微微鼠的兩軸行走伺服系統(tǒng)中， A3906SESTR-T與微微鼠兩軸直流伺服電機(jī)的連接圖如圖3所示，其中IN1，IN2，IN3，IN4和SLEEP信號(hào)來(lái)自于伺服控制器，控制器通過(guò)調(diào)整IN1，IN2，IN3，IN4的信號(hào)來(lái)調(diào)整其輸出信號(hào)OUT1A，OUT1B，OUT2A，OUT2B，繼而實(shí)現(xiàn)直流伺服電機(jī)的四象限運(yùn)動(dòng)。

如圖6所示，所述的單核三軸四輪變結(jié)構(gòu)微微鼠全數(shù)字伺服系統(tǒng)控制器還設(shè)置有上位機(jī)程序和運(yùn)動(dòng)控制程序，所述的上位機(jī)程序還包括迷宮探知、迷宮存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)輸出，所述的運(yùn)動(dòng)控制程序還包括基于STM32F405三軸全數(shù)字直流伺服控制、迷宮定位和模式選擇。

其中，所述的基于STM32F405三軸全數(shù)字直流伺服控制還包括相互連接的四輪微微鼠全數(shù)字直流伺服控制和基于單軸直流電機(jī)吸附摩擦伺服控制，所述的四輪微微鼠全數(shù)字直流伺服控制包括位置模塊、速度模塊和加速度模塊。

為了提高單核微微鼠全數(shù)字伺服系統(tǒng)的穩(wěn)定性，增加微微鼠與地面的接觸面積，減少微微鼠重心的前移、后移或者是側(cè)移，本實(shí)用新型借助齒輪機(jī)械結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)兩軸四輪的功能，左右每軸電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上配備一個(gè)小的機(jī)械齒輪，此齒輪和前后兩個(gè)輪子的大齒輪機(jī)械連接，其中大齒輪的齒為每周60，小齒輪的齒為每周15，通過(guò)這樣的機(jī)械連接使得每個(gè)輪子都變成了動(dòng)力輪。

為了進(jìn)一步提高單核微微鼠全數(shù)字伺服系統(tǒng)的穩(wěn)定性，防止微微鼠在高速探索時(shí)由于地面灰塵較多而導(dǎo)致行走打滑，本實(shí)用新型在微微鼠伺服硬件系統(tǒng)中加入了微型真空吸附電機(jī)M，在微微鼠運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，真空吸附電機(jī)M通過(guò)真空抽吸裝置不停抽吸微型真空吸盤(pán)內(nèi)的空氣，使微型真空吸盤(pán)的內(nèi)外壓力不一樣，產(chǎn)生一定的負(fù)壓，使其對(duì)帶有灰塵的迷宮地面產(chǎn)生一定的吸附力，有效防止了微微鼠在高速迷宮探索時(shí)的地面打滑。

為了進(jìn)一步提高微微鼠在求解迷宮時(shí)的穩(wěn)定性，本實(shí)用新型在微微鼠伺服硬件系統(tǒng)中加入了高性能 MEMS運(yùn)動(dòng)傳感器LY3200ALH（運(yùn)動(dòng)傳感器G1），LY3200ALH可以測(cè)量出微微鼠的偏航率，LY3200ALH參數(shù)時(shí)刻被STM32F405控制器記錄并計(jì)算，當(dāng)微微鼠在求解迷宮姿態(tài)發(fā)生變化超過(guò)設(shè)定閥值時(shí)，在一個(gè)新的采樣周期控制器就立即對(duì)其位置補(bǔ)償，避免了微微鼠遠(yuǎn)遠(yuǎn)偏離中心位置現(xiàn)象的發(fā)生，提高了其快速求解時(shí)的穩(wěn)定性。

為了更好的采集迷宮信息和減少紅外傳感器占用的體積，本實(shí)用新型采用紅外傳感器SFH4350代替了傳統(tǒng)使用的OPE9954A，紅外傳感器S1、S2、S3、S4、S5、S6的紅外光經(jīng)側(cè)邊擋墻反饋后會(huì)被對(duì)應(yīng)的紅外接收器BPW85A接收，然后BPW85A的反饋值經(jīng)控制器計(jì)算后作為當(dāng)前位置的反饋，控制器通過(guò)這些反饋值調(diào)整微微鼠的姿態(tài)。

為了減少光電編碼器占用的提價(jià)，并減少灰塵對(duì)光電編碼器的影響，本實(shí)用新型采用基于磁電傳感器AS5040H的編碼器M1、M2替代了傳統(tǒng)的光電編碼器C1和C2，此傳感器可以有效測(cè)量出兩軸直流伺服電機(jī)運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度和位移，為微微鼠快速探索、沖刺的三閉環(huán)伺服控制提供了可靠依據(jù)。

在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，采用四組傳感器可以提高傳感器的采樣頻率，有利于提高微微鼠的速度，但是四組傳感器如果補(bǔ)償做的不好將有可能導(dǎo)致微微鼠求解的是一個(gè)錯(cuò)誤的迷宮；如果采用六組傳感器探測(cè)未知迷宮，求解迷宮一般不會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤，但是過(guò)多的傳感器組合影響了采樣頻率，不利于微微鼠速度的提高；為了兼顧不同的國(guó)際規(guī)則以及迷宮探索的準(zhǔn)確性，本實(shí)用新型自主研發(fā)了基于六組傳感器自由組合變結(jié)構(gòu)探測(cè)迷宮的全新控制模式，所實(shí)用新型的三軸四輪微微鼠二維結(jié)構(gòu)如圖4所示，在圖4中，為了更好的探測(cè)迷宮，紅外傳感器S3和S4與Y軸之間的夾角大小為：，在此區(qū)間，傳感器配合工作狀態(tài)最佳。對(duì)于探索無(wú)時(shí)間要求的國(guó)際規(guī)則，通過(guò)軟件開(kāi)啟六組傳感器探索模式，紅外傳感器S1、S6共同作用判斷前方擋墻，紅外傳感器S2、S3判斷其左邊擋墻的存在，紅外傳感器S4、S5判斷其右邊擋墻的存在，同時(shí)紅外傳感器S2、S3和S4、S5合作為微微鼠直線運(yùn)動(dòng)提供導(dǎo)航依據(jù)；對(duì)于探索有時(shí)間要求的國(guó)際規(guī)則，通過(guò)軟件開(kāi)啟四組傳感器模式，傳感器S1、S6共同作用判斷前方擋墻，紅外傳感器S3判斷其左邊擋墻的存在，紅外傳感器S4判斷其右邊擋墻的存在，同時(shí)紅外傳感器S3和S4合作為微微鼠直線運(yùn)動(dòng)提供導(dǎo)航依據(jù)。紅外傳感器S1、S3、S4、S6的紅外光經(jīng)側(cè)邊擋墻反饋后會(huì)被對(duì)應(yīng)的紅外接收器BPW85A接收，然后BPW85A的反饋值經(jīng)控制器計(jì)算后作為當(dāng)前位置的反饋，然后控制器通過(guò)這些反饋值調(diào)整微微鼠的姿態(tài)。

綜上，本實(shí)用新型為克服單片機(jī)不能滿足微微鼠求解復(fù)雜迷宮的要求，參考國(guó)產(chǎn)微電腦鼠所采用的單機(jī)工作模式，在吸收國(guó)外先進(jìn)控制思想的前提下，自主研發(fā)了基于STM32F405的全數(shù)字三軸四輪微微鼠伺服控制器，其原理如圖5所示：控制板以STM32F405為處理核心，實(shí)現(xiàn)微微鼠探索迷宮和微微鼠在迷宮中沖刺時(shí)數(shù)字信號(hào)的實(shí)時(shí)處理，并實(shí)現(xiàn)對(duì)兩軸驅(qū)動(dòng)控制芯片A3906SESTR-T的實(shí)時(shí)輸入和輸出控制，快速響應(yīng)中斷，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信和存儲(chǔ)實(shí)時(shí)信號(hào)。

本次實(shí)用新型設(shè)計(jì)的全數(shù)字伺服控制器程序框圖如圖6。

為達(dá)上述目的，本實(shí)用新型采取以下技術(shù)方案， 為了提高三軸四輪微微鼠伺服系統(tǒng)的運(yùn)算速度和數(shù)字化程度，保證微微鼠系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，本實(shí)用新型在基于STM32F405的控制器中引入多軸集成專用驅(qū)動(dòng)芯片A3906SESTR-T，此控制器充分考慮電池在這個(gè)系統(tǒng)的作用，把控制系統(tǒng)中工作量最大的三軸伺服系統(tǒng)、人機(jī)界面、迷宮探知、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)輸出、模式控制選擇等功能交給STM32F405完成，并實(shí)現(xiàn)對(duì)兩軸驅(qū)動(dòng)控制芯片A3906SESTR-T的實(shí)時(shí)輸入和輸出控制。為了提高電機(jī)的帶載能力并縮小其占用體積，本實(shí)用新型用高速永磁直流伺服電機(jī)代替了普通的直流電機(jī)。

參照?qǐng)D4、圖5、圖6、圖7，具體實(shí)施步驟是：

對(duì)于本文設(shè)計(jì)的基于STM32F405單核三軸四輪變結(jié)構(gòu)微微鼠全數(shù)字伺服控制系統(tǒng)，微微鼠首先被放在迷宮起始點(diǎn)，在電源打開(kāi)狀態(tài)下微微鼠先進(jìn)入自鎖狀態(tài)，此時(shí)控制器開(kāi)啟真空抽吸電機(jī)M，然后微微鼠依靠前方、左右側(cè)面蔽障傳感器S1、S3、S4、S6（或S1、S2、S3、S4、S5、S6）根據(jù)實(shí)際導(dǎo)航環(huán)境傳輸參數(shù)給控制器中的STM32F405，STM32F405把這些環(huán)境參數(shù)轉(zhuǎn)化為微微鼠兩軸電機(jī)要運(yùn)行的距離、速度和加速度參考值，STM32F405再結(jié)合磁電編碼器M1、M2的反饋生成驅(qū)動(dòng)兩軸直流電機(jī)的PWM波，STM32F405調(diào)整兩軸直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片A3906SESTR-T的輸出信號(hào)，A3906SESTR-T驅(qū)動(dòng)兩軸直流伺服電機(jī)X和Y前進(jìn)，電機(jī)運(yùn)行參數(shù)經(jīng)磁電編碼器M1和M2反饋給STM32F405，由STM32F405讀取經(jīng)二次處理后調(diào)整A3906SESTR-T的管腳輸出狀態(tài)，繼而改變微微鼠的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

參照?qǐng)D6，其具體的功能實(shí)現(xiàn)如下：

1）為了能夠?qū)崿F(xiàn)三軸四輪微微鼠運(yùn)動(dòng)，本控制系統(tǒng)引入了直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片A3906SESTR-T，但是通過(guò)I/O口與STM32F405連接，由STM32F405控制其輸入和輸出信號(hào)，由A3906SESTR-T控制伺服電機(jī)X和伺服電機(jī)Y的開(kāi)通和關(guān)斷；

2）打開(kāi)電源瞬間，STM32F405會(huì)對(duì)電池電壓進(jìn)行檢測(cè)，如果低壓的話，將禁止A3906SESTR-T工作，OUT1A、OUT2A、OUT1B和OUT2B均為低電平，高速直流伺服電機(jī)X、高速直流伺服電機(jī)Y均不能啟動(dòng)，同時(shí)電壓傳感器V1將工作，并發(fā)出報(bào)警信號(hào)，如果系統(tǒng)電壓正常，控制板首先開(kāi)啟真空吸附電機(jī)M，通過(guò)抽吸裝置先對(duì)微型真空吸盤(pán)抽吸，使真空吸盤(pán)對(duì)地面具有一定的吸附力，控制器并實(shí)時(shí)檢測(cè)，如果地面不干凈，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)調(diào)節(jié)真空吸附電機(jī)M加大真空吸盤(pán)對(duì)地面的吸附力；

3）在微電腦運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，紅外傳感器S1、S2、S3、S4、S5、S6（六個(gè)獨(dú)立的紅外發(fā)射管SFH4350發(fā)出的紅外光經(jīng)六個(gè)獨(dú)立的紅外接收器BPW85A接受后轉(zhuǎn)化為周圍迷宮的信息）判斷周圍的環(huán)境并送給STM32F405，控制板會(huì)根據(jù)規(guī)則選擇開(kāi)啟四組傳感器模式或是六組傳感器模式，STM32F405把這些環(huán)境參數(shù)轉(zhuǎn)化為微微鼠前后左右四輪要運(yùn)行的距離、速度和加速度指令值，STM32F405再結(jié)合磁電編碼器的反饋生成微微鼠運(yùn)動(dòng)的速度-時(shí)間運(yùn)動(dòng)梯形圖，這個(gè)梯形包含的面積就是微微鼠電機(jī)X、電機(jī)Y要運(yùn)行的距離S，STM32F405然后根據(jù)這個(gè)梯形圖的加速度和速度距離參數(shù)生成驅(qū)動(dòng)兩軸高速直流伺服電機(jī)X和電機(jī)Y的PWM波，由STM32F405調(diào)整A3906SESTR-T的輸入信號(hào)，A3906SESTR-T驅(qū)動(dòng)兩個(gè)高速直流伺服電機(jī)X和Y運(yùn)動(dòng)，控制器實(shí)時(shí)檢測(cè)電機(jī)X、電機(jī)Y的磁電編碼器M1和M2的反饋，并根據(jù)電機(jī)X和電機(jī)Y速度大小自動(dòng)調(diào)節(jié)電機(jī)M的伺服控制，從而改變真空吸盤(pán)對(duì)地面的吸附力；

4）在微微鼠運(yùn)動(dòng)過(guò)程中如果控制器發(fā)現(xiàn)迷宮求解出現(xiàn)死循環(huán)將向STM32F405發(fā)出中斷請(qǐng)求，STM32F405會(huì)對(duì)中斷做第一時(shí)間響應(yīng)，如果STM32F405的中斷響應(yīng)沒(méi)有來(lái)得及處理，微微鼠的電機(jī)X、電機(jī)Y將原地自鎖；

5）與電機(jī)X、電機(jī)Y相對(duì)應(yīng)的磁電編碼器M1和M2會(huì)輸出其位置信號(hào)A和位置信號(hào)B，磁電編碼器的位置信號(hào)A脈沖和B脈沖邏輯狀態(tài)每變化一次，STM32F405內(nèi)的位置寄存器會(huì)根據(jù)左右輪的運(yùn)行方向加1或者是減1；

6）磁電編碼器M1和M2的位置信號(hào)被STM32F405處理后，就產(chǎn)生一個(gè)INDEX信號(hào)給STM32F405寄存器，記錄電機(jī)的絕對(duì)位置，然后換算成微微鼠在迷宮中的具體位置，并儲(chǔ)存當(dāng)前迷宮信息；

7）三軸四輪伺服控制器根據(jù)微微鼠在迷宮的具體位置，送相應(yīng)的加速度、速度和位置數(shù)據(jù)等給STM32F405作為參考值，然后STM32F405根據(jù)外圍干擾情況計(jì)算出微微鼠需要更新的實(shí)際加速度、速度和位置信號(hào)?？刂破鞲鶕?jù)微微鼠實(shí)際的速度信號(hào)確定如何調(diào)整電機(jī)M的伺服控制，進(jìn)而改變微微鼠在不同速度下與地面的摩擦系數(shù)，滿足實(shí)際要求；

8）STM32F405根據(jù)實(shí)際外圍磁電傳感器M1和M2傳感信號(hào)確定電機(jī)X、電機(jī)Y正反轉(zhuǎn)信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制；

9）微微鼠一旦加速、減速、路面灰塵較多時(shí)，STM32F405會(huì)自動(dòng)使能真空吸附裝置，開(kāi)啟電機(jī)M的伺服控制，微微鼠自然切換到三軸四輪驅(qū)動(dòng)狀態(tài)，增強(qiáng)了微微鼠的附著力和操控性；

10) 在微微鼠向前運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，紅外傳感器S3（或S2、S3）和紅外傳感器S4（或S4、S5）會(huì)對(duì)左右的擋墻進(jìn)行判斷，并記錄儲(chǔ)存當(dāng)前迷宮擋墻信息，微微鼠根據(jù)前進(jìn)方向左右擋墻的迷宮信息進(jìn)入單墻導(dǎo)航模式或者是雙墻導(dǎo)航模式：當(dāng)紅外傳感器S3（或S2、S3）和紅外傳感器S4（或S4、S5）探測(cè)到左右均有擋墻時(shí)，全數(shù)字微微鼠進(jìn)入雙墻導(dǎo)航模式，此時(shí)紅外傳感器S3（或S2、S3）和紅外傳感器S4（或S4、S5）會(huì)把探測(cè)到的迷宮信息輸入到全數(shù)字伺服控制器，控制器把紅外實(shí)時(shí)探測(cè)的值與預(yù)設(shè)定值相比較，當(dāng)微微鼠快速行走受到外界干擾脫離了設(shè)定中心位置時(shí)，探測(cè)值將與設(shè)定值產(chǎn)生較大偏差，此時(shí)傳感器G1(LY3200ALH)記錄下當(dāng)前微微鼠的偏航率，全數(shù)字伺服控制器開(kāi)始進(jìn)行實(shí)時(shí)補(bǔ)償并通過(guò)A3906SESTR-T微調(diào)兩軸伺服電機(jī)X和Y的PWM波輸入，通過(guò)此方式可以重新調(diào)整微微鼠的姿態(tài)，使其重新回到設(shè)定中心位置；當(dāng)紅外傳感器S3（或S2、S3）探測(cè)到左側(cè)面有擋墻而紅外傳感器S4（或S4、S5）探測(cè)到右側(cè)無(wú)擋墻時(shí)，全數(shù)字微微鼠進(jìn)入左墻導(dǎo)航模式，此時(shí)紅外傳感器S3（或S2、S3）會(huì)把探測(cè)到的迷宮信息輸入到全數(shù)字伺服控制器，控制器會(huì)把實(shí)時(shí)探測(cè)的值與預(yù)設(shè)定值想比較，當(dāng)微微鼠快速行走受到外界干擾脫離了設(shè)定中心位置時(shí)，探測(cè)值將與設(shè)定值產(chǎn)生一定偏差，此時(shí)傳感器G1(LY3200ALH)記錄下當(dāng)前微微鼠的偏航率，全數(shù)字伺服控制器開(kāi)始進(jìn)行實(shí)時(shí)補(bǔ)償并通過(guò)A3906SESTR-T微調(diào)兩軸伺服電機(jī)X和Y的PWM波輸入，通過(guò)此方式可以重新調(diào)整微微鼠的姿態(tài)，使其重新回到設(shè)定中心位置；當(dāng)紅外傳感器S4（或S4、S5）探測(cè)到右側(cè)面有擋墻而紅外傳感器S3（或S2、S3）探測(cè)到左側(cè)無(wú)擋墻時(shí)時(shí)，全數(shù)字微微鼠進(jìn)入右墻導(dǎo)航模式，此時(shí)紅外傳感器S4（或S4、S5）會(huì)把探測(cè)到的迷宮信息輸入到全數(shù)字伺服控制器，控制板會(huì)把實(shí)時(shí)探測(cè)的值與預(yù)設(shè)定值想比較，當(dāng)微微鼠快速行走時(shí)受到外界干擾脫離了設(shè)定中心位置時(shí)，探測(cè)值將與設(shè)定值產(chǎn)生一定偏差，此時(shí)傳感器G1(LY3200ALH)記錄下當(dāng)前微微鼠的偏航率，全數(shù)字伺服控制器開(kāi)始進(jìn)行實(shí)時(shí)補(bǔ)償并通過(guò)A3906SESTR-T微調(diào)兩軸伺服電機(jī)X和Y的PWM波輸入通過(guò)此方式可以重新調(diào)整微微鼠的姿態(tài)，使其重新回到設(shè)定中心位置；

11）當(dāng)三軸四輪微微鼠在傳感器G1(LY3200ALH)的控制下運(yùn)動(dòng)到新地址時(shí)，微處理器將更新其坐標(biāo)，并判斷其坐標(biāo)是不是（X1，Y1），如果不是將繼續(xù)更新其坐標(biāo)，如果是將通知控制器已到達(dá)目標(biāo)，然后置返航探索標(biāo)志為1，微微鼠準(zhǔn)備返程探索；

12）為了能夠?qū)崿F(xiàn)微微鼠在探索和沖刺時(shí)準(zhǔn)確的坐標(biāo)計(jì)算，微微鼠左右的紅外傳感器S3（或S2、S3）和S4（或S4、S5）會(huì)時(shí)刻對(duì)周圍的迷宮擋墻和柱子進(jìn)行探測(cè)，如果紅外傳感器S3（或S2、S3）或者紅外傳感器S4（或S4、S5）發(fā)現(xiàn)傳感器信號(hào)發(fā)生了較大數(shù)值的躍變，則說(shuō)明微微鼠進(jìn)入了從有迷宮擋墻到無(wú)迷宮擋墻（或者是從無(wú)迷宮擋墻到有迷宮擋墻）狀態(tài)的變化，STM32F405會(huì)根據(jù)微微鼠當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)并結(jié)合磁電編碼器M1和M2的輸入進(jìn)行精確補(bǔ)償，徹底消除微微鼠在復(fù)雜迷宮中已經(jīng)累計(jì)的誤差；

13）如果微微鼠在運(yùn)行過(guò)程中遇到故障撞墻時(shí)，電機(jī)X、電機(jī)Y的電流將增大，當(dāng)超過(guò)設(shè)定值時(shí)，A3906SESTR-T的電流采集電路將工作，STM32F405將拉低A3906SESTR-T的輸入信號(hào)，此時(shí)控制器會(huì)立即控制A3906SESTR-T停止工作，進(jìn)而釋放電機(jī)X、電機(jī)Y，從而有效地解決了堵轉(zhuǎn)問(wèn)題；

14）微微鼠在運(yùn)行過(guò)程會(huì)時(shí)刻檢測(cè)電池電壓，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)低壓時(shí)，傳感器V1將開(kāi)啟并發(fā)出報(bào)警提示，有效地保護(hù)了鋰離子電池；

15）在微微鼠運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，如果伺服系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩出現(xiàn)了脈動(dòng)干擾，STM32F405會(huì)根據(jù)當(dāng)前狀態(tài)對(duì)電流環(huán)加以補(bǔ)償，快速調(diào)整電流環(huán)的PID參數(shù)，使得系統(tǒng)快速穩(wěn)定下來(lái)，防止轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)對(duì)伺服系統(tǒng)性能的影響；

16）在微微鼠整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，傳感器L1會(huì)時(shí)刻對(duì)外界干擾光源進(jìn)行采集，然后傳輸給STM32F405，STM32F405會(huì)根據(jù)L1的自動(dòng)補(bǔ)償外界干擾，減少了外界干擾光源對(duì)微微鼠快速探索和沖刺伺服系統(tǒng)的干擾；

17)當(dāng)微微鼠在傳感器G1(LY3200ALH)的控制下回到坐標(biāo)起點(diǎn)（0，0），控制器會(huì)根據(jù)微微鼠原有的狀態(tài)更新其信息，如果是第一次返程探索回來(lái)，則控制器會(huì)根據(jù)已有的探測(cè)迷宮信息采用改進(jìn)洪水算法求解出最佳路徑；如果是沖刺返程探索回來(lái)，則控制器會(huì)根據(jù)更新的探測(cè)迷宮信息采用改進(jìn)洪水算法二次求解出最佳路徑，然后控制器根據(jù)沖刺速度的大小自動(dòng)調(diào)整電機(jī)M，改變真空吸盤(pán)對(duì)地面的吸附力，滿足快速?zèng)_刺時(shí)的摩擦需要。

本實(shí)用新型具有的有益效果是：

1：本實(shí)用新型中的電阻和電容均采用0402封裝替代了原有的0603封裝，可以更好的減少微微鼠的體積，有利于微微鼠的微型化發(fā)展；

2：本實(shí)用新型STM32F405采用BGA封裝替代了原有的LQFP176封裝，使得芯片占有的體積更小，有利于減少微微鼠伺服控制系統(tǒng)的體積，且BGA封裝更利于微微鼠伺服控制器芯片的散熱；

3：為了充分提高微微鼠伺服系統(tǒng)的穩(wěn)定性和行駛能力，并兼顧兩輪驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)，本實(shí)用新型舍棄了原有的多動(dòng)力實(shí)時(shí)四驅(qū)結(jié)構(gòu)，通過(guò)齒輪機(jī)械結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)兩軸四輪功能，既減少了微微鼠控制器驅(qū)動(dòng)動(dòng)力電機(jī)的數(shù)目，又通過(guò)齒輪實(shí)現(xiàn)了多輪的功能，提高微微鼠的求解迷宮時(shí)的行走穩(wěn)定性；

4：由于STM32F405集成了新的DSP和FPU指令，168MHz的高速處理性能提高了數(shù)字信號(hào)控制器的執(zhí)行速度和代碼效率，使得微微鼠伺服控制器實(shí)時(shí)控制性能增加；

5：根據(jù)需要實(shí)現(xiàn)吸附功能；在微微鼠求解迷宮過(guò)程中，一旦遇到路面灰塵較多或加速狀況時(shí)，STM32F405會(huì)根據(jù)兩軸電機(jī)的磁電編碼器反饋立即開(kāi)啟吸附電機(jī)M的伺服控制，微微鼠系統(tǒng)自然切換到三軸四輪驅(qū)動(dòng)狀態(tài)，增強(qiáng)了微微鼠的附著力和操控性；

6：由于采用兩軸四輪驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，增加了微微鼠與地面的接觸面積，減少了兩輪微微鼠機(jī)械結(jié)構(gòu)造成的失速問(wèn)題的發(fā)生，使得微微鼠具有更好的行走功能；

7：在此微微鼠伺服系統(tǒng)中引入了高性能 MEMS運(yùn)動(dòng)傳感器LY3200ALH，實(shí)現(xiàn)了微微鼠在求解迷宮時(shí)的瞬時(shí)旋轉(zhuǎn)速度的檢測(cè)，并利用反饋實(shí)現(xiàn)全程導(dǎo)航的實(shí)時(shí)校正，有利于提高微微鼠高速行走時(shí)的穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)性能；

8：微微鼠轉(zhuǎn)向時(shí)，為了保證旋轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性，通過(guò)傳感器LY3200ALH的實(shí)時(shí)反饋，基于STM32F405的探索伺服控制器對(duì)微微鼠的轉(zhuǎn)彎實(shí)時(shí)校正，提高了微微鼠求解迷宮信息的正確性 ；

9：由STM32F405處理微微鼠求解迷宮期間三只電機(jī)的獨(dú)立伺服控制，使得控制比較簡(jiǎn)單，大大提高了運(yùn)算速度，解決了單片機(jī)軟件運(yùn)行較慢的瓶頸，縮短了開(kāi)發(fā)周期短，并且程序可移植能力強(qiáng)；

10：根據(jù)國(guó)際規(guī)則的不同，控制器通過(guò)軟件可以實(shí)現(xiàn)四組傳感器和六組傳感器的變結(jié)構(gòu)切換，提高了微微鼠求解迷宮的技術(shù)，有利于提高系統(tǒng)的運(yùn)算速度；

11：由于采用磁電編碼器技術(shù)替代了傳統(tǒng)的光電編碼器技術(shù)，使得微微鼠的體積可以更小，有利于微微鼠微型化的發(fā)展；

12：由于采用磁電編碼器替代了傳統(tǒng)的光電編碼器，使得灰塵對(duì)編碼器的數(shù)據(jù)采集影響大大降低，提高了微微鼠高速行走速度和位移的精確性，也保證了微微鼠求解迷宮的準(zhǔn)確性；

13：由于本控制器采用STM32F405處理迷宮存儲(chǔ)和探索、沖刺算法，有效地防止了程序的“跑飛”，抗干擾能力大大增強(qiáng)；

14：在微微鼠運(yùn)行過(guò)程中，控制器會(huì)對(duì)高速直流伺服電機(jī)X、電機(jī)Y和電機(jī)M的轉(zhuǎn)矩進(jìn)行在線辨識(shí)并利用電機(jī)力矩與電流的關(guān)系進(jìn)行補(bǔ)償，減少了電機(jī)轉(zhuǎn)矩抖動(dòng)對(duì)微微鼠快速探索、快速?zèng)_刺的影響；

15：通過(guò)調(diào)節(jié)電機(jī)M可以有效調(diào)節(jié)真空吸盤(pán)對(duì)地面的吸附力，消除了微微鼠在高速探索、高速?zèng)_刺時(shí)打滑現(xiàn)象的發(fā)生；

16：由于具有存儲(chǔ)功能，這使得微微鼠掉電后可以輕易的調(diào)取已經(jīng)探索好的迷宮信息，使二次探索的時(shí)間和路徑大大降低；

17：在控制中，STM32F405可以根據(jù)實(shí)際周圍迷宮情況調(diào)整控制器內(nèi)部的PID參數(shù)，輕松實(shí)現(xiàn)分段P、PD、PID控制和非線性PID控制，使系統(tǒng)具有一定的自適應(yīng)能力；

18：在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，伺服控制系統(tǒng)充分考慮了電池在這個(gè)系統(tǒng)中的作用，基于STM32F405+A3906SESTR-T控制器時(shí)刻都在對(duì)微微鼠的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和運(yùn)算，由于A3906SESTR-T內(nèi)部集成了電流采集電路，時(shí)刻對(duì)電機(jī)的電流可以進(jìn)行采集，從根本上避免了大電流的產(chǎn)生，所以解決了大電流對(duì)鋰離子電池的沖擊，避免了由于大電流放電而引起的鋰離子電池過(guò)度老化現(xiàn)象的發(fā)生；

19：A3906SESTR-T的電流采集功能可以很好的解決微微鼠在運(yùn)行過(guò)程中遇到撞墻等情況發(fā)生的電機(jī)堵轉(zhuǎn)，當(dāng)輸出超出設(shè)定值時(shí)，A3906SESTR-T的電流采集電路立即工作，直流電機(jī)X、電機(jī)Y的驅(qū)動(dòng)信號(hào)被拉低，從而有效地解決了堵轉(zhuǎn)問(wèn)題。

綜上所述，本實(shí)用新型的單核三軸四輪變結(jié)構(gòu)微微鼠全數(shù)字伺服系統(tǒng)控制器，提高了單核微微鼠全數(shù)字伺服系統(tǒng)的穩(wěn)定性，真空吸附電機(jī)通過(guò)真空抽吸裝置不停抽吸微型真空吸盤(pán)內(nèi)的空氣，使微型真空吸盤(pán)的內(nèi)外壓力不一樣，產(chǎn)生一定的負(fù)壓，使其對(duì)帶有灰塵的迷宮地面產(chǎn)生一定的吸附力，有效防止了微微鼠在高速迷宮探索時(shí)的地面打滑；運(yùn)動(dòng)傳感器可以測(cè)量出微微鼠的偏航率，當(dāng)微微鼠在求解迷宮姿態(tài)發(fā)生變化超過(guò)設(shè)定閥值時(shí)，在一個(gè)新的采樣周期采樣控制器就立即對(duì)其位置補(bǔ)償，避免了微微鼠遠(yuǎn)遠(yuǎn)偏離中心位置現(xiàn)象的發(fā)生，提高了其快速求解時(shí)的穩(wěn)定性。

以上所述僅為本實(shí)用新型的實(shí)施例，并非因此限制本實(shí)用新型的專利范圍，凡是利用本實(shí)用新型說(shuō)明書(shū)內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其它相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本實(shí)用新型的專利保護(hù)范圍內(nèi)。