發明的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0031]請參閱圖1-8，本發明實施例包括:
一種基于兩輪高速全自動滅火機器人的雙核伺服控制系統，其包括:雙核控制單元、電壓傳感器V1、電池、運動電機、三軸加速度計傳感器Al、陀螺儀Gl和方向傳感器D1、單軸吸附控制直流電機M、升降直流電機E、光電采集器、圖像采集器和超聲波傳感器單元，所述電池采用了電池。
[0032]所述雙核控制單元包括STM32控制器和FPGA控制器，所述STM32控制器采用了STM32F407處理器，所述STM32控制器與所述FPGA控制器相連接。
[0033]STM32F4系列除引腳和軟件兼容高性能的F2系列外，F4的主頻(168MHz)高于F2系列(120MHz)，并支持單周期DSP指令和浮點單元、更大的SRAM容量(192 KB, F2為128KB)、512KB-1MB的嵌入式閃存以及影像、網絡接口和數據加密等更先進的外設。STM32F4系列基于最新的ARM Cortex M4內核，在現有出色的STM32微控制器產品組合中新增了信號處理功能，并提高了運行速度；STM32F405x集成了定時器、3個ADC、2個DAC、串行接口、夕卜存接口、實時時鐘、CRC計算單元和模擬真隨機數發生器在內的整套先進外設。STM32F407在STM32F405產品基礎上增加了多個先進外設。這些性能使得F4系列可以較容易滿足控制和信號處理功能混合的數字信號控制需求。高效的信號處理功能與CorteX-M4處理器系列的低能耗、低成本和易于使用的優點的組合，使得其可以為多軸電動機控制提供靈活解決方案。這些特點使得STM32F407特別適合多軸滅火機器人伺服系統的信號處理。
[0034]FPGA是英文Field Programmable Gate Array的縮寫，即現場可編程門陣列，是在PAL、GAL、EPLD等可編程器件的基礎上進一步發展的產物。它是作為專用集成電路(ASIC)領域中的一種半定制電路而出現的，即解決了定制電路的不足，又克服了原有可編程器件門電路數有限的缺點。
[0035]FPGA采用了邏輯單元陣列LCA (Logic Cell Array)這樣一個新概念，內部包括可配置邏輯模塊CLB(ConfigurabIe Logic Block)、輸出輸入模塊10B(Input Output Block)和內部連線(Interconnect)三個部分。FPGA的基本特點主要有:
I)采用FPGA設計ASIC電路，用戶不需要投片生產，就能得到合用的芯片。
[0036]2) FPGA可做其它全定制或半定制ASIC電路的中試樣片。
[0037]3) FPGA內部有豐富的觸發器和I / O引腳。
[0038]4) FPGA是ASIC電路中設計周期最短、開發費用最低、風險最小的器件之一。
[0039]5) FPGA采用高速CHMOS工藝，功耗低，可以與CMOS、TTL電平兼容。
[0040]可以說，FPGA芯片是小批量系統提高系統集成度、可靠性的最佳選擇之一。
[0041]上述特點使得用戶可以根據自己的設計需要，通過特定的布局布線工具對其內部進行重新組合連接，在最短的時間內設計出自己的專用集成電路，這樣就減小成本、縮短開發周期。由于FPGA采用軟件化的設計思想實現硬件電路的設計，這樣就使得基于FPGA設計的系統具有良好的可復用和修改性。這種全新的設計思想已經逐漸應用在高性能的直流電機和交流電機驅動控制上，并快速發展。
[0042]為達上述目的，本發明采取以下技術方案，為了提高運算速度，保證兩輪滅火機器人系統的穩定性和可靠性，本發明在基于STM32F407的控制器中舍棄了專用精密運動控制專用芯片MC58113和LM629，而引入FPGA，形成基于STM32F407+FPGA的全新雙核控制器。雙核控制器同時引入真空吸附技術和加速度傳感器、陀螺儀和方向傳感器，進一步提高其行走時的穩定性和精準性。此控制器充分考慮電池在這個系統的作用，把控制系統中工作量最大的四軸伺服系統交給FPGA處理，充分發揮FPGA數據處理速度相對較快的特點，把STM32F407從復雜的四軸伺服控制中解脫出來，實現人機界面、房間讀取、房間存儲、坐標定位等簡單功能。
[0043]為了能夠精確探尋房間并發現火源，本發明采用六組傳感器探測房間模式，所發明的滅火機器人二維結構如圖3所示:傳感器S1、S6共同作用判斷前方擋墻，傳感器S2和S3共同合作判斷其左邊擋墻的存在，傳感器S4和S5共同合作判斷其右邊擋墻的存在，同時S2、S3、S4、S5合作為滅火機器人直線運動提供導航依據。由于在比賽現場，太陽光有可能直射進來，這樣紅外傳感器就不能在使用，本發明采用超聲波傳感器代替了紅外傳感器。在這種結構設置中，S2和S3可以在不同位置精確測量到房間左側從有擋墻到無擋墻或者無擋墻到有擋墻的變化，S4和S5可以在不同位置精確測量到房間右側從有擋墻到無擋墻或者無擋墻到有擋墻的變化，這個位置的傳感器信號階躍變化可以被控制器捕捉到，然后在此位置可以對滅火機器人進行精確補償，這對于滅火機器人求解房間找到火源并返回到起點計算至關重要，如果沒有此智能補償的話，滅火機器人有可能在復雜房間中的累計誤差足以使其無法求解此房間地圖，導致無法回到房間起點。
[0044]為了提高兩輪滅火機器人在尋找火源過程中行走導航的穩定性，本發明在滅火機器人伺服硬件系統中加入了三軸加速度計傳感器Al、陀螺儀Gl和方向傳感器D1。在滅火機器人行走房間期間全程開啟加速度計傳感器Al、陀螺儀Gl和方向傳感器Dl，加速度計傳感器Al、陀螺儀Gl和方向傳感器Dl用來測量滅火機器人三個前進方向的加速度、速度和位置信號。當滅火機器人的姿態發生變化超過設定閥值時，在一個新的采樣周期控制器就立即對其位置補償，避免滅火機器人遠遠偏離中心位置而出現撞墻現象的發生，提高了其快速行走導航的穩定性。
[0045]為了提高滅火機器人全數字伺服系統的穩定性，防止滅火機器人在高速行走時打滑導致滅火機器人房間信息錯誤，本發明在滅火機器人伺服硬件系統中加入了微型直流電機M，在滅火機器人運動過程中，電機M通過單軸真空吸附裝置不停抽吸微型真空吸盤內的空氣，使微型真空吸盤的內外壓力不一樣，產生一定的負壓，使其對房間地面產生一定的吸附能力，即使房間地板受到了上一組選手的破壞產生了一定變化，滅火機器人也不會受到影響，有效防止了滅火機器人在高速行走時的地面打滑。
[0046]為了能夠準確的采集火源信，為滅火機器人提供正確的火源信息號并熄滅火源，本發明在普通的光電采集基礎上，加入了圖像采集系統，如果普通光電傳感器采集到了火源信號，控制器開啟圖像采集系統，然后控制器控制兩個行走伺服電機運動方向相反，滅火機器人原地旋轉一個角度，使得圖像采集系統能夠精確的采集火源信息；火源信息確定后，控制器根據圖像采集結果控制另外一臺升降直流電機E工作，根據火源高度自動升高或降低干冰滅火器的高度，使干冰噴灑高度剛好對準火源中心。
[0047]本發明為克服單片機不能滿足兩軸滅火機器人行走的穩定性，進一步提高滅火機器人行走的速度，舍棄了國產滅火機器人所采用的單一單片機工作模式，在吸收國外先進控制思想的前提下，自主發明了基于STM32F407+FPGA的雙輪雙核全新控制模式。控制板以FPGA為處理核心，實現兩軸直流無刷電機和兩軸直流電機的四軸伺服控制的數字信號實時處理，并響應各種中斷，實現數據信號的實時存儲。雙核控制器把STM32F407從復雜的工作當中解脫出來，實現房間信息讀取、房間存儲、I/O控制等簡單部分的信號處理，并響應FPGA中斷，實現二者之間的數據通信和存儲實時信號。
[0048]所述升降直流電機上設置有干冰滅火器，所述單軸吸附控制直流電機上連接有單軸真空吸附裝置，所述單軸真空吸附裝置上連接有用于防止滅火機器人打滑的真空吸盤。
[0049]所述超聲波傳感器單元包括前方探測單元、左方探測單元和右方探測單元。所述前方探測單元包括第一傳感器SI和第六傳感器S6，所述左方探測單元包括第二傳感器S2和第三傳感器S3，所述右方探測單元包括第四傳感器S4和第五傳感器S5。
[0050]所述雙核控制單元分別與所述電池、所述電壓傳感器、所述運動電機、所述三軸加速度計傳感器、所述陀螺儀和所述方向傳感器、所述單軸吸附控制直流電機、所述升降直流電機、所述圖像采集器、所述光電采集器和所述超聲波傳感器單元相連接。
[0051]還包括分別用于控制滅火機器人車輪的直流無刷電機X和直流無刷電機Y，所述直流無刷電機X和所述直流無刷電機Y均與所述雙核控制單元相連接，滅火機器人的左輪與所述直流無刷電機X相連接，滅火機器人的右輪與所述直流無刷電機Y相連接。
[0052]還包括第一電流傳感器Cl和第二電流傳感器C2，所述雙核控制單元通過電機光電編碼器分別與所述第一電流傳感器和所述第二電流傳感器相連接。
[0053]基于兩輪高速全自動滅火機器人的雙核伺服控制系統的具體實施步驟是:
對于本文設計的STM3