多功能智能移动平台电控系统研究

人工智能（AI）作为当前研究的一个热点，作为机器人的"脚"，多功能智能移动平台被提出了新的要求，不但需要实现高灵活性的移动能力和良好的越障能力，而且要求台配置有多种传感器，配合机器人的"大脑"可以实现自动避障越障、自主进行路径规划、地图构建等功能。本文对多功能智能移动平台电控系统的性能需求、系统组成、详细设计等进行了探讨，基于高可靠处理器S698-T芯片进行设计，提出了良好的解决方案。

The research of multi-functional intelligent mobile platform electronic control system

Wenyue Dong,Guowei Lin,Wenhai Liang

(ZhuHai Orbita Control Engineering Inc. Guangdong, Zhuhai, 519080)

Abstract: Artificial intelligence (AI) as a hotspot in the research of the current. As the robot's "feet", multi-functional intelligent mobile platform was put forward the new requirements, Not only to achieve the high flexibility of mobile ability and good capability of obstacle, but also demand of various sensors. To realize automatic obstacle avoidance obstacle, autonomous for route planning, map building by the robot's control system. The multifunctional intelligent mobile platform performance requirements of the electric control system, system composition, and detailed design are discussed in this paper. The design based on the high reliability chip "S698-T" to put forward a good solution.

Key words: Artificial intelligence (AI), S698-T, Intelligent mobile platform, robot

1 引言
近年来人工智能（AI）已成为国际上技术创新研究的一个热点，各种工业机器人、服务机器人等机器人产品的应用日益广泛，而作为机器人的"脚"，机器人移动平台也要具备丰富的功能和高度的智能化，不但需要实现高灵活性的移动能力和良好的越障能力，而且要求台配置有多种传感器，配合机器人的"大脑"可以实现自动避障越障、自主进行路径规划、地图构建等功能。

多功能智能移动平台电控系统作为机器人移动平台的"神经中枢"，是实现机器人移动平台智能化设计的关键设计。本文分析多功能智能移动平台的功能性能需求，基于高可靠嵌入式处理器S698-T芯片，提出一个多功能智能移动平台电控系统的设计方案，为各种机器人移动平台的设计提供一个良好的解决方案。

2 系统需求
根据机器人移动平台功能、性能要求，电控系统拟采用PC+嵌入式系统架构，由上位机系统和下位机系统两个部分组成，上位机采用PC+传感器实现，下位机基于高可靠嵌入式SPARC架构处理器S698-T设计，上位机与下位机之间采用RS422总线进行数据/命令交互，预留CAN2.0总线通讯接口。

2.1 上位机性能需求
上位机作为多功能智能移动平台的"大脑"，主要实现多功能智能移动平台的视觉功能、地图构建以及导航等功能。

上位机要求采用Intel -X86 i5以上CPU的工业级嵌入式主板实现，并基于嵌入式主板的USB、PCIe、以太网、RS422以及SIM卡接口等外围接口，集成二维/三维激光(室内/外)传感器、相机(预留)、CAN总线通讯模块等外围模块

2.2 下位机性能需求
下位机作为多功能智能移动平台的指令执行控制以及部分传感器的输入采集处理平台，主要实现电机驱动控制功能以及红外测距、超声波测距等传感器输入参数采集处理功能，并通过RS422总线（备用CAN总线）与上位机建立通讯，具体需求如下：

1、主处理器：S698-T，主频100MHZ；

2、协处理器：FPGA；

3、板载内存：SRAM：1Mbit，FLASH：1Mbit；

4、提供7路红外测距传感器信号采集接口，接口为12bit的A/D采集输入，输入为最大3.3V模拟信号；

5、提供6路超声波测距传感器的输入接口，要求为信号电平为TTL3.3V的RS232接口，波特率可配置（4800bps ～ 115200bps）；

6、提供1路GPS模块的输入接口，要求为信号电平为TTL3.3V的RS232接口，波特率可配置（4800bps ～ 115200bps）；

7、提供3路惯导单元IMU的输入接口，接口要求为I2C接口，预留SPI接口；

8、提供6路PWM信号输出、18路IO信号输出（6路方向控制、6路使能控制、6路电机刹车信号）用于控制电机驱动，要求信号光耦隔离5V输出；

9、提供6路IO信号采集，用于霍尔反馈PWM捕获，输入信号为脉冲信号，最大频率为5KHz；

10、提供2路CAN2.0总线接口以及2路RS422总线接口，用于与上位机通讯；

11、提供对上位机进行电源上下电控制功能；

12、提供1路A/D用于电源电压采集，1路A/D用于温度采集；

13、具备温度采集功能，提供1路预留RS232接口；

14、工作温度：-40℃～+60℃；