0引言
　　隨著人們生活水平的日益提高，我國人口的老齡化也越來越明顯，吸塵機器人作為服務機器人的一種，能夠代替人進行清掃房間、車間、墻壁等一些簡單勞動。
　　使服務機器人有了廣闊的市場，已成為一些企業和科研院所研究的焦點。目前市場上的吸塵機器人雖然也具有智能性，但大多由于結構不盡合理、通用性差、集成度高而導致成本高，不利于普及。在研究總結市場上相對成熟產品的基礎上，基于ARM Cortex-M3處理器設計一款具備自我導航功能的室內吸塵機器人。外形緊湊、結構簡單、運行平穩、噪音小，并且成本低，操作方便，還具有可擴展接口，用戶能夠根據實際需要對其功能做進一步開發。
　　1吸塵機器人總體構成
　　利用ARM Cortex-M3處理器設計一款應用于室內的移動清潔機器人，主要任務是能夠自主清掃房間，因此應該具備以下功能：
　　（1）能正確判斷機器人所處的房間和在房間中所處的方位；
　　（2）能正確檢測出房間內的墻壁、家具等障礙物；
　　（3）在游歷完所有房間完成清掃任務后能自主回到出發點，關機。
　　為了防止機器人在工作時出現堵轉現象，并且能自由進入一些家具比如沙發、桌子等的底下，吸塵機器人不能太高，外形采用半圓柱形。底盤由四個輪子共同支撐，其中左右兩側為驅動輪，分別由兩個微型直流電機直接驅動，前后兩個萬向輪起到支撐和導向的作用。采用碰撞、紅外傳感器、超聲波等組成多傳感器系統。在機器人的上方裝有紅外接收傳感器，底盤邊緣均勻分布裝有接近傳感器，用來檢測障礙物；在機器人的前方裝有碰撞傳感器；前方和左右裝有超聲波測距傳感器，用來檢測周圍環境。
　　總體框架設計如圖1所示。
　　
　　2硬件主體設計
　　硬件系統主要由ARM Cortex-M3處理器、傳感器模塊、電機驅動模塊、人機交互模塊、無線遙控發射模塊組成。
　　2.1 ARM Cortex-M3處理
　　機器人控制系統的主要任務是根據傳感器和編碼器等反饋回來的數據，進行清掃路徑規劃，控制清掃、吸塵機構，完成各種控制動作。設計合適的人機接口，在LCD上顯示機器人狀態和運行時間。因此，機器人控制系統包括傳感器模塊，電機驅動模塊，紅外遙控接收模塊、LED指示燈和液晶顯示模塊。采用ARM Cortex-M3處理器作為機器人控制系統的核心，主要是低成本、小管腳數和低功耗，并且具有極高的運算能力和極強的中斷響應能力，工作電流僅為50 mA.
　　2.2電機模塊
　　分成小電機驅動電路和兩路大功率驅動板，包括用于行走的兩個小直流電機和用于吸塵的大功率無刷直流電機、掃地的直流滾刷電機、掃邊角的直流邊刷電機。因為電機分別決定機器人的行走路徑和吸塵功率，所以設計了專門的驅動板，如圖2所示。行走模塊的設計對吸塵機器人避障規劃有著至關重要的作用，我們將吸塵機器人設計成一個閉環控制，主要包括驅動電路和光電編碼反饋電路。光電編碼反饋電路通過計算反饋回來的脈沖數量和相位而得到當前的電機速度。芯片最高可以驅動25 V的電機，吸塵機器人里行走電機的工作電壓為24 V，芯片的電壓為5 V，芯片輸出的PWM波轉化成大電壓PWM波控制電機。其極限參數如表1所示。