赖海清， 张 祺， 林凯伟， 林耀灿， 吴海生

（广东工业大学 自动化学院，广州510006）

近年来四轮全向驱动小车在机器人领域的应用很广泛，其优点是可以向360°任一方向运动。但一般控制方式没有考虑小车自身的惯性，且4个电动机的协调控制比较困难［1］，导致小车运动性能较差，特别是高速运动时轨迹跟踪较为困难。因此，本文设计一种具有惯性传感装置的四轮全向驱动小车，以提高小车高速运动时轨迹跟踪的准确性［2］。

小车主要由运动控制系统惯性传感装置组成。运动控制系统通过发出命令控制4个轮子的转速，并同时采集来自惯性传感装置的数据进行反馈控制。

1 全向驱动小车机械结构

小车的总体结构从上往下分为2层：下层如图1所示，为小车车架，上层为电路板。4组全向驱动轮各成90°分布在安装在下层底板上，四轮驱动采用Faulbaher公司的空心杯减速伺服有刷直流电动机。该电动机自带编码器和减速器，输出功率为70W。

图1 全向驱动小车机械结构图

2 系统硬件设计

整个系统硬件结构如图2所示，包括小车驱动控制、系统电源、过流保护装置和惯性传感装置。

2.1 驱动控制单元

图2 双DSP协调控制原理图

小车驱动控制处理器选用TI公司的数字信号处理器（Digital Signal Processon，DSP）TMS320F2812［3］，它是基于TMS320C2XX内核的定点DSP。器件上集成了多种先进的外设，为电动机及其他控制领域应用的实现提供了良好的平台，使控制系统的电路设计大为简化［4］。同时采用双DSP控制，一个DSP芯片为主处理器，另外一个DSP芯片为从处理器，主从DSP分别处理2路的电动机码盘信号和输出电动机驱动信号，克服了单DSP要处理4个电动机信号及其他外围事件负担重、实时性难以保证的缺点。……