启

图5脉冲发生和计数电路

2．2履带电机的控制 机器人每个面均有两个履带，每个履带各由一
个电机进行控制，共10个电机。直线行走时候同一
个面的左右两个履带以相同的速度运动，转弯的时 候利用两个履带的速度差进行转弯，差速驱动技术 在机器人移动机构中得到广泛应用【7】。例如机器人 以方向A运动，如图1所示，则面1，3，5接触地 面，面2，4离开地面，此时，离开地面的4个电机 静止。而面1，3，5上的左边履带3个电机以相同 的速度v0运转，右边履带3个电机也以相同的速度 v1运转，当vO=vl时，机器人作直线运动；若v0≠ v1，则机器人实现转弯。同样，当以方向B运动时， 则面1，2，4接触地面，面3，5离开地面。
由于机器人内部空间受到限制，且同一时刻履 带上的10个电机的状态要么静止，要么运动，且最 多只有两种运动速度，所以选用两个直流有刷电机 驱动器，将需要同样速度的电机并联接入同一个驱 动器，驱动1  0个电机。不需要动作的电机通过 MOSFET切断电机回路；需要动作的电机，通过控 制MOSFET接通电机回路。以直流有刷电机为控制 对象，调速电压采用直接控制模拟量输出的方式， 利用D／A转换芯片，把数字电压信号转换成模拟电 压信号。其控制框图如图6所示。这里D／A芯片采
图6履带直流电机控制框图
用max5100 DAC。该芯片为电压输出型，工作电压
为2．7—5．5V，8位并行数据输入，具有4个独立D／A 转换通道，在此我们只选用其中的两个通道产生两 个调速电压。
3基于AD7891芯片的加速度传感器 数据采集系统 考虑到机器人在废墟里运动的特殊环境，崎岖
不平的路面，随时可能发生的塌陷，因此在机器人
上安装加速度传感器显得尤为重要。三轴的加速度 传感器(3一axis acceleration sensor)可测量出沿X，Y，Z 轴方向的加速度，由此可以计算出偏离重力加速度方 向的角度，依据角度来判断机器人的姿态并执行相应 的运动控制策略。数据采集系统框图如图7所示。

图7数据采集系统框图
滤波电路一般有一阶滤波或二阶滤波电路，这 里的加速度传感器的输出信号较为稳定，可只用滤 波电容滤去模拟信号里的谐波。同相比例放大电路 由理想放大器和可变电阻组成，根据理想放大器的 “虚短”和“虚断”特性，用来放大经滤波后的模拟 信号【81。
AD7891是一种高速数据采集芯片，内含输入 多路转换器，采样保持放大器，12位高速ADC，
+2．5V基准电压源和高速接口电路，带8个具有过 压保护的模拟信号输入通道，具有串行和并行工作 方式。这里，通过软件设置其为并行工作方式，所 需的各种逻辑由FPGA产生，对AD7891进行读写 操作的并行工作过程如下：片选中AD7891芯片，通 过并行写操作将控制字写入控制寄存器(包括：控制 模拟信号通道选择，模数转换的开始，待机工作模 式选择和输出数据格式)，此时，A／D转换开始。当 转换结束时，接收到的负脉冲，再选中芯片读出数 据，完成数据采集。
4结束语
本文介绍了基于PCI04单板微机和FPGA的救 援救助机器人的运动控制系统设计，充分的利用了

 
时，模型的z坐标应该初始化为一个数组，因为要
存放不同土层的Z坐标。
2．3．2基于三维仿真模型的地基土层走势预测
通过建立油罐地基土层三维仿真模型，可以直 接观测到土层的走势。根据二维图中已有的数据， 包括土层数，任意网格点的X、Y轴坐标，以及任意 网格点的Z轴坐标可以建立三维仿真模型。其中，z 坐标是用公式(1)所计算出的，每一个网格点的每一 个土层都要有一个Z坐标。调用MATFOR中的 mfArray、Surf、DrawMaterial等库函数，并根据上 述数据，可以绘制油罐地基土层三维仿真模型，结 果如图4所示。根据图4，可以方便预测地基土层的 走势，较传统预测方法具有可视化和精确化的优势。
图4油罐地基土层三维仿真模型图
3结论
本文研究了计算机三维仿真技术在地基处理中 的应用问题。针对由若干勘探孔来预测地行走势的 油罐地基土层三维仿真模型进行了讨论，该三维仿 真技术已被应用到大型储罐地基处理计算机辅助设 计系统的开发中，系统已应用于某大型储罐地基处 理项目。设计工程师对系统中勘探孔布置图、土层 剖面图和土层走势预测图良好的图形交互给予了肯 定。实践证明了该方法的有效性和准确性。
参考文献：
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出版社，1990．
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[3】许庆欢，赵晨．面向对象的图形元素拾取技术⋯．西北纺织 工学院学报，1999，013(002)．
【4】周迅．三维仿真及施工进度模拟在大坝混凝土施工中的应 用⋯．水利水电工程造价，2008，2．
【5]李磊，陈晓斌，赵同顺．油罐地基充水预压处理稳定性分析 方法【J】．铁道科学与工程学报，2006，4．
【6]柴象海，金先龙．基于Agent的公共场所突发事件三维仿 真建模与应用[J】．上海交通大学学报，2008，10．
【7】罗秋鹏，高晓光，杨建国．空战三维视景仿真设计与实现[J】． 电光与控制，2008，10．
[8】Bouras   C，Tsiat SOS T．Educational  virtual  environment    s： Design rationale  and architecture[J]．Multimedia        Tools and Applications，2006，29(2)．

PCI04单板微机的板上资源与FPGA的内部资源，系
统设计简单，开发周期短，达到预期的控制效果。 PCI04堆栈结构和FPGA的ISP功能使得控制系统 在功能扩展上更方便灵活，易于添加各种模块。同 时，GPRS模块实现了数据的无线传输，而数据采集 系统为将来引入多传感器信息融合，有效地调整和 修改控制策略提供了良好的保障。

参考文献：
【l】李莉，吴星明．基于ARM与FPGA的机器人运动控制器 的实现⋯．计算机测量与控制，2007，15(9)．
【2】Wang Jing．A  fully integrated PC—architecture SoC for indus—(责任编辑：南粤论文中心)转贴于南粤论文中心: http://www.nylw.net(南粤论文中心__代写代发论文_毕业论文带写_广州职称论文代发_广州论文网）