基于航迹推算的移动式机器人定位系统设计

如图6所示为中央处理单元硬件电路原理图，包括了24 V转5 V的直流稳压电源、晶振电路以及外围拓展口电路。在电源部分使用LM117稳压管，能够很好地控制电源纹波，使单片机稳定工作。在外围拓展口部分使用并行总线结构，能够很方便进行使用和开发。

如表1所示为中央处理单元中单片机使用的主要端口功能，包括通信与控制信号的发出以及对编码盘的计数。

3 结果与分析
为验证系统的可行性与稳定性，使用了一个四轮全向轮结构小车进行测试，测试方案如下：在2 m×2 m的平面场地中设定A、B两点，小车在两点间分别多次作直线运动与弧线运动，每次均将实际运行轨迹与理论轨迹进行比较，并分析定位误差。
(1)直线运行小车直线运行10次，每次运行出发地点A均相同，检测实际运行轨迹与理论轨迹误差在5 mm以内，且小车可以快速定位到C点，而C点在B点误差圆内。
(2)弧线运行小车弧线运行10次，每次运行出发地点A均相同，检测实际运行轨迹与理论轨迹最大误差为1 cm，且小车可以快速定位到C点，而C点在B点误差圆内。
试验证明，系统可以完成对任意预设路径的快速定位，基本保证到达目的地，其误差在允许范围之内，且系统充分对CPU资源进行了合理运用，在外围硬件电路设计时考虑了最大程度减小外界对系统的干扰，稳定性较强，达到了预期设计目标。