2024年5月25日发(作者：嵇碧萱)
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Ｆ１８０型万向足球机器人控制系统
周全，杨洋，杨硕，李志平
（首都师范大学信息工程学院，北京１０００３７）
Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ Ｆ１ ８０ Ｒｏｂｏｔ ｗｉｔｈ Ｏｍｎｉ——ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ Ｗｈｅｅｌ
ＺＨＯＵ Ｑｕａｎ，ＹＡＮＧ Ｙａｎｇ，ＹＡＮＧ Ｓｈｕｏ，ＬＩ Ｚｈｉ—ｐｉｎｇ
（Ｉｎ｛ｏｒｍａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｃａｐｉｔａｌ Ｎｏｒｍａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００３７，Ｃｈｉｎａ）
摘要：介绍了一种ＲｏｂｏＣｕｐ小型组万向机器人
的控制系统，包括主控电路、无线通讯、执行机构（踢
球和带球机构），以及电机控制电路等４个子系统。
该控制系统以灵活性、通用性和可扩展性为目标，使
机器人具备较高层次的比赛能力。
关键词：Ｆ１８０；控制系统；万向轮
中图分类号：ＴＰ２４
文献标识码：Ａ
文章编号：１００１—２２５７（２Ｏ０８）０６—００５８—０３
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｇｉｖｅｓ ａ ｒｅｃｉｐｅ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｎ—
ｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ａ ｓｏｒｔ ｏｆ ｒｏｂｏｔ ｕｓｅｄ ｉｎ ｔｈｅ Ｆ１８０，ｃｏｎ—
ｓｉｓｔｉｎｇ ｏｆ ｆｏｕｒ ｓｕｂ—ｓｙｓｔｅｍｓ：ＭＣＵ，ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｃｏｒｎ—
ｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ，ｅｘｅｃｕｔｏｒ（ｋｉｃｋｅｒ ａｎｄ ｄｒｉｂｂｌｅｒ），ａｎｄ ｔｈｅ
ｍｏｔｏｒ ｄｒｉｖｅ ｃｉｒｃｕｉｔ．Ｔｈｉｓ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ，ｗｈｉｃｈ ｅｎ—
ｓｕｒｅ ｔｈｅ ｒｏｂｏｔ ｈａｖｅ ａｎ ｏｕｔｓｔａｎｄｉｎｇ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｉｎ
ｔｈｅ ＲｏｂｏＣｕｐ ｃｏｍｐｅｔｉｔｉｏｎ，ａｉｍｓ ａｔ ｆｌｅｘｉｂｉｌｉｔｙ，ｕｎｉ－
ｖｅｒｓａｌｉｔｙ ａｎｄ ｅｘｔｅｎｓｉｂｉｌｉｔｙ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｆ１８０；ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ；ｏｍｎｉ—ｄｉｒｅｃ—
ｔｉｏｎ ｗｈ 】
０ 引言
足球机器人技术是集运动学与动力学、机械设
计与制造技术、计算机硬件与软件技术、传感器技
术、人工智能理论等诸多科学及技术于一身的一门
综合技术，是“机电一体化”技术的典型代表。本文
作者曾设计并应用二轮机器人车体，但由于其存在
诸多不灵活之处，现采用三轮万向机器人结构设计，
使得机器人在机动性、可控性等方面有较大的提
高 。
收稿日期：２００８一Ｏ２—１９
・
５８ ・
１ 机械结构
Ｆ１８０万向足球机器人对机械结构的要求主要
在于速度快，进攻性强，功能齐全，稳定可靠，故设计
为两轮机构，主要部分如图１所示。
图１机器人机械结构
主要包括：
ａ．底盘、３个驱动电机及万向轮，该部分主要保
证机器人能够在场地上灵活快速地向各方向移动。
ｂ．带球机构，用橡胶带将电机与滚动轴承连接
起来，电机转动时利用橡胶带的摩擦力实现带球，其
原理如图２所示。
图２带球原理
ｃ．踢球机构，由电机和行程开关组成．该设计的
优点在于，一般状态下，能使踢球电机处于临界状
《机械与电子｝２００８（６）
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态，需要踢球时，需配合行程开关状态，满足临界状
态时，只需给踢球电机一个脉冲即可将球踢出。
ＷＡＰ２００Ｂ采用ＦＳＫ调制方式，ＰＬＬ锁相环稳频，
频率稳定度高。收发转换迅速。ＷＡＰ２００Ｂ的传输
速率最高可达７６．８ ｋｂｉｔ／ｓ，传输距离远，多频点设
置使用方便。
由于比赛场地无线发射源很多，干扰严重，所以
要从２个方面来解决这个问题。一是如图３所示，
利用ＷＡＰ２００Ｂ的频率设置端口来区分不同的频
率。因此在遇到干扰时可设置避开干扰频率。二是
设计机器人小车与发射模块之间的通讯协议。一般
２控制系统设计
２．１ 控制系统
整个机器人的控制系统口 要完成的任务主要包
括：接收并执行指令；驱动３个万向轮并实现调逮；
驱动踢球机构和带球机构，完成各种底层控制动
作；以及增加一些必要的调试手段等。因此，机器人
的控制系统包括无线通讯、主控电路和３路电机
ＰＷＭ驱动等。考虑到机械机构部分为三轮机构，
且踢球机构由电机直接控制，带球机构只需要一个
脉冲信号，故采用ＭＣ６８ＨＣ０８ＪＬ８型单片机，该单
片机为１６位，３路ＰＷＭ输出，具有２个双通道定
时器，异步串行通讯（ＵＳＡＲＴ）接口等，完全能够满
足需要系统控制的需要。整个控制系统的组成及各
部分之间的相互关系如图３所示。
图３控制系统
作为主控芯片，ＭＣ６８ＨＣ０８ＪＬ８在整个控制系
统中占据着核心的地位，它与其它各部分电路的关
系为：通过串行接口与无线通讯接收端进行指令数
据的收发，波特率为１９ ２００ ｂｉｔ／ｓ￣通过３路ＰＷＭ
信号给电机提供电压并进行调逮；带球电机和踢球
电机由Ｉ／０口输出控制信号再经ＳＮ７５４５１ＤＰ与非
门及二极管等所组成的外部电路共同控制；此外，踢
球电机则还要配合行程开关使用。
２．２ 无线通讯
通讯的快速可靠对比赛是至关重要的Ｌ３］。
ＭＣ６８ＨＣ０８ＪＬ８提供了中断驱动的串行通讯接口
（ＳＣＤ，能够稳定的进行数据传输。
通信编码及打包数据量增加之后也能及时传
送，并且在必要时也能将接收数据送回计算机端，实
现全双工通道。与ＭＣ６８ＨＣ０８ＪＬ８配合使用的无
线通讯模块采用的是华荣汇通信设备有限公司出品
的ｗＡＰ２０ＯＢ高性能频移键控无线收发数传模块。
《机械与电子￣２００８（６）
数据帧包括帧头、机器人标识、保留字节、数据和数
据校验等内容。
为了保证帧能够准确接收，帧头的设计至关重
要。帧头需要２个或２个以上的字节，并且应该选
择数据中出现几率较低的数值和组合。在这个系统
中可以采用一般数据中根本不会出现的数据字节如
０ｘ９９作为数据帧头。
场上的每个机器人通过数据帧中的机器人标识
来识别属于自己的数据，由于场上只有５个机器人，
因而机器人标识只需要占用３位，踢球电机和带球
电机只需要２位，但为了方便，可以把这两部分与保
留字合并成一个字节，３个万向轮电机各需要一个
字节，其中最高位为标示位，用来标示前后方向，低
７位标示速度，如图４所示。
Ａ
Ｂ ｌ Ｃ Ｉ Ｄ Ｉ Ｅ Ｉ Ｆ ｌ Ｇ Ｉ Ｈ ｌ Ｉ
Ｊ
Ｋ
Ｌ
图４格式
Ａ为帧头，ＢＣＤ ３位用来标示机器人编号，ＦＧ
分别表示是否需要带球和踢球，ＥＨＩ是保留字，ＪＫＬ
分别表示３个万向轮的方向及速度。
２．３各执行机构的控制电路
２．３．１万向轮电机驱动
微型直流电机以其良好的线性特性、优异的控
制性能和非常高的效率广泛应用于小功率系统中。
由于ＭＣ６８ＨＣ０８ＪＬ８本身就带有４个ＰＷＭ输出
口，直接输出控制信号即可，无须另加电路。不过，
其输出的ＰＷＭ波功率有限，须由驱动电路放大后
才能驱动电机。考虑到电压、电流的等级尺寸和外
观等因素，采用了ＬＭＤ１８２００来代替三极管所构成
的驱动电路。ＬＭＤ１８２００驱动电路如图５所示。
・
５９ ・
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Ｕ５
ＢＯＯＳＴＳＴＲＡＰ１
； ＯＵＴＰＵＴ１
ＤＩＲＣＴＩＯＮ
ＢＲＥＡＫ
ＰＷＭ
ＶＤＤ
ＶＳＳ
ｔ丁
ＣＵＲＲＥＮＳＥＮＳ
ＴＥＲＭＡＬＦＬＡＧ
ＯＵＴＰＵＴ２
ＢＯＯＳＴＳＴＲＡＰ２
ＬＭＤｌ８２００
图５ ＬＭＤ１８２００驱动电路
ＬＭＤ１８２００是恒压恒流Ｈ桥集成电机芯片，一
个芯片控制一个万向轮电机。ＬＭＤ１８２００的
ＤＩＲＣＴＩＯＮ（第３引脚）、ＢＲＥＡＫ（第４引脚）及
ＰＷＭ（第５引脚）分别与ＭＣ６８ＨＣ０８ＪＬ８的２个双
通道ＰＷＭ输出口相连，作为调制信号，共同作用决
定万向轮方向及大小。
２．３．２ 带球电机和踢球电机驱动
带球电机需由ＭＣ６８ＨＣ０８ＪＬ８提供脉冲信号
再经ＳＮ７５４５１ＤＰ与非门及二极管等所组成的外部
电路共同控制。带球电机通过摩擦力带动橡胶管转
动。电路如图６所示。
图６踢球机构原理
踢球电机与行程开关配合使用。行程开关本质
上为单刀双掷开关，当踢球杆处于临界状态时，行程
开关传递给ＭＣ６８ＨＣ０８ＪＬ８指定ＵＯ引脚低信号
脉冲，在无线通讯信号处理中，如接收到上位机软件
发送的踢球指令时，发送信号经由ＳＮ７５４５１ＤＰ与
非门及外部电路控制电机运转，并根据行程开关信
号量修改踢球状态；当行程开关再次运动到临界状
态且踢球指令已不复存在时，即可控制停止踢球电
机等待踢球指令。
这样设计带球机构和踢球机构的优点在于两者
互不干扰，能够同时运动，实验表明，当带球机构运
行时能够将球的更远。
３ 控制流程
基于ＭＣ６８ＨＣ０８ＪＬ８的控制程序流程如图７
所示，其中单片机状态初始化部分主要为
・
６０・
ＭＣ６８ＨＣ０８ＪＬ８的系统初始化以及使用到的各个外
设模块等资源的工作模式设定［４］，包括芯片引脚使
用的定义、根据拨码开关设置读取机器人编号、无线
通讯协议设置及中断设置等。然后等待中断信号
量，以完成机器人所需执行的任务。当有数据发送
过来时，进入串口中断程序，如图８所示。
图７主程序框架 图８ 中断服务程序
４ 结束语
实践证明，应用了上述机电控制系统后的足球
机器人具有移动快速灵活的优点，达到了预期的目
标。不足的是所采用的万向轮摩擦力较小，无法准
确控制车体所受地面摩擦力，并且因无传感器对轮
速进行闭环监控，使得足球机器人的运动受电池状
态影响较大，这些都是下一步要改进的方向。
参考文献：
［１１徐旭，李实，叶榛，等．Ａ Ｓｕｒｖｅｙ：ＲｏｂｏＣｕｐ ａｎｄ
ｔｈｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈｌ－Ｃ］．Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ３ｔｈ Ｗｏｄｄ Ｃｏｎ－
ｇｒｅｓｓ ｏｎ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｃｏｎｔｒｏｌ ａｎｄ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ，２０００．２０７
—
２ｌ１．
Ｅ２１孙增折．系统分析与控制ＥＭ］．北京：清华大学出版社，
１９９４．
［３１ Ａｌｅｘａｎｄｅｒ Ｇｌｏｙｅ，Ｍａｒｋ Ｓｉｍｏｎ，Ａｎｎａ Ｅｇｏｒｏｘｒａ，ｃｔａ１．
Ｈａｒｄｗａｒｅ ａｎｄ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｏｆ ｔｈｅ ＦＵ ｆｉｇｈｔｅｒｓ ２００３ ＪＲ１．
Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｒｅｐｏｒｔ Ｂ １０ ０３，ＦＵ Ｂｅｒｌｉｎ，２００３．
［４１ Ｆｒｅｅｓｃａｌｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｃ．ＭＣ６８ ＨＣ９０８ＪＬ８数据手册
［ｚ１．
作者简介：周全（１９８２一），男，湖南衡阳人，助理实验师，
研究方向为智能机器人、机器人视觉。
《机械与电子｝２００８（６）
2024年5月25日发(作者：嵇碧萱)
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Ｆ１８０型万向足球机器人控制系统
周全，杨洋，杨硕，李志平
（首都师范大学信息工程学院，北京１０００３７）
Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ Ｆ１ ８０ Ｒｏｂｏｔ ｗｉｔｈ Ｏｍｎｉ——ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ Ｗｈｅｅｌ
ＺＨＯＵ Ｑｕａｎ，ＹＡＮＧ Ｙａｎｇ，ＹＡＮＧ Ｓｈｕｏ，ＬＩ Ｚｈｉ—ｐｉｎｇ
（Ｉｎ｛ｏｒｍａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｃａｐｉｔａｌ Ｎｏｒｍａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００３７，Ｃｈｉｎａ）
摘要：介绍了一种ＲｏｂｏＣｕｐ小型组万向机器人
的控制系统，包括主控电路、无线通讯、执行机构（踢
球和带球机构），以及电机控制电路等４个子系统。
该控制系统以灵活性、通用性和可扩展性为目标，使
机器人具备较高层次的比赛能力。
关键词：Ｆ１８０；控制系统；万向轮
中图分类号：ＴＰ２４
文献标识码：Ａ
文章编号：１００１—２２５７（２Ｏ０８）０６—００５８—０３
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｇｉｖｅｓ ａ ｒｅｃｉｐｅ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｎ—
ｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ａ ｓｏｒｔ ｏｆ ｒｏｂｏｔ ｕｓｅｄ ｉｎ ｔｈｅ Ｆ１８０，ｃｏｎ—
ｓｉｓｔｉｎｇ ｏｆ ｆｏｕｒ ｓｕｂ—ｓｙｓｔｅｍｓ：ＭＣＵ，ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｃｏｒｎ—
ｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ，ｅｘｅｃｕｔｏｒ（ｋｉｃｋｅｒ ａｎｄ ｄｒｉｂｂｌｅｒ），ａｎｄ ｔｈｅ
ｍｏｔｏｒ ｄｒｉｖｅ ｃｉｒｃｕｉｔ．Ｔｈｉｓ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ，ｗｈｉｃｈ ｅｎ—
ｓｕｒｅ ｔｈｅ ｒｏｂｏｔ ｈａｖｅ ａｎ ｏｕｔｓｔａｎｄｉｎｇ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｉｎ
ｔｈｅ ＲｏｂｏＣｕｐ ｃｏｍｐｅｔｉｔｉｏｎ，ａｉｍｓ ａｔ ｆｌｅｘｉｂｉｌｉｔｙ，ｕｎｉ－
ｖｅｒｓａｌｉｔｙ ａｎｄ ｅｘｔｅｎｓｉｂｉｌｉｔｙ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｆ１８０；ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ；ｏｍｎｉ—ｄｉｒｅｃ—
ｔｉｏｎ ｗｈ 】
０ 引言
足球机器人技术是集运动学与动力学、机械设
计与制造技术、计算机硬件与软件技术、传感器技
术、人工智能理论等诸多科学及技术于一身的一门
综合技术，是“机电一体化”技术的典型代表。本文
作者曾设计并应用二轮机器人车体，但由于其存在
诸多不灵活之处，现采用三轮万向机器人结构设计，
使得机器人在机动性、可控性等方面有较大的提
高 。
收稿日期：２００８一Ｏ２—１９
・
５８ ・
１ 机械结构
Ｆ１８０万向足球机器人对机械结构的要求主要
在于速度快，进攻性强，功能齐全，稳定可靠，故设计
为两轮机构，主要部分如图１所示。
图１机器人机械结构
主要包括：
ａ．底盘、３个驱动电机及万向轮，该部分主要保
证机器人能够在场地上灵活快速地向各方向移动。
ｂ．带球机构，用橡胶带将电机与滚动轴承连接
起来，电机转动时利用橡胶带的摩擦力实现带球，其
原理如图２所示。
图２带球原理
ｃ．踢球机构，由电机和行程开关组成．该设计的
优点在于，一般状态下，能使踢球电机处于临界状
《机械与电子｝２００８（６）
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态，需要踢球时，需配合行程开关状态，满足临界状
态时，只需给踢球电机一个脉冲即可将球踢出。
ＷＡＰ２００Ｂ采用ＦＳＫ调制方式，ＰＬＬ锁相环稳频，
频率稳定度高。收发转换迅速。ＷＡＰ２００Ｂ的传输
速率最高可达７６．８ ｋｂｉｔ／ｓ，传输距离远，多频点设
置使用方便。
由于比赛场地无线发射源很多，干扰严重，所以
要从２个方面来解决这个问题。一是如图３所示，
利用ＷＡＰ２００Ｂ的频率设置端口来区分不同的频
率。因此在遇到干扰时可设置避开干扰频率。二是
设计机器人小车与发射模块之间的通讯协议。一般
２控制系统设计
２．１ 控制系统
整个机器人的控制系统口 要完成的任务主要包
括：接收并执行指令；驱动３个万向轮并实现调逮；
驱动踢球机构和带球机构，完成各种底层控制动
作；以及增加一些必要的调试手段等。因此，机器人
的控制系统包括无线通讯、主控电路和３路电机
ＰＷＭ驱动等。考虑到机械机构部分为三轮机构，
且踢球机构由电机直接控制，带球机构只需要一个
脉冲信号，故采用ＭＣ６８ＨＣ０８ＪＬ８型单片机，该单
片机为１６位，３路ＰＷＭ输出，具有２个双通道定
时器，异步串行通讯（ＵＳＡＲＴ）接口等，完全能够满
足需要系统控制的需要。整个控制系统的组成及各
部分之间的相互关系如图３所示。
图３控制系统
作为主控芯片，ＭＣ６８ＨＣ０８ＪＬ８在整个控制系
统中占据着核心的地位，它与其它各部分电路的关
系为：通过串行接口与无线通讯接收端进行指令数
据的收发，波特率为１９ ２００ ｂｉｔ／ｓ￣通过３路ＰＷＭ
信号给电机提供电压并进行调逮；带球电机和踢球
电机由Ｉ／０口输出控制信号再经ＳＮ７５４５１ＤＰ与非
门及二极管等所组成的外部电路共同控制；此外，踢
球电机则还要配合行程开关使用。
２．２ 无线通讯
通讯的快速可靠对比赛是至关重要的Ｌ３］。
ＭＣ６８ＨＣ０８ＪＬ８提供了中断驱动的串行通讯接口
（ＳＣＤ，能够稳定的进行数据传输。
通信编码及打包数据量增加之后也能及时传
送，并且在必要时也能将接收数据送回计算机端，实
现全双工通道。与ＭＣ６８ＨＣ０８ＪＬ８配合使用的无
线通讯模块采用的是华荣汇通信设备有限公司出品
的ｗＡＰ２０ＯＢ高性能频移键控无线收发数传模块。
《机械与电子￣２００８（６）
数据帧包括帧头、机器人标识、保留字节、数据和数
据校验等内容。
为了保证帧能够准确接收，帧头的设计至关重
要。帧头需要２个或２个以上的字节，并且应该选
择数据中出现几率较低的数值和组合。在这个系统
中可以采用一般数据中根本不会出现的数据字节如
０ｘ９９作为数据帧头。
场上的每个机器人通过数据帧中的机器人标识
来识别属于自己的数据，由于场上只有５个机器人，
因而机器人标识只需要占用３位，踢球电机和带球
电机只需要２位，但为了方便，可以把这两部分与保
留字合并成一个字节，３个万向轮电机各需要一个
字节，其中最高位为标示位，用来标示前后方向，低
７位标示速度，如图４所示。
Ａ
Ｂ ｌ Ｃ Ｉ Ｄ Ｉ Ｅ Ｉ Ｆ ｌ Ｇ Ｉ Ｈ ｌ Ｉ
Ｊ
Ｋ
Ｌ
图４格式
Ａ为帧头，ＢＣＤ ３位用来标示机器人编号，ＦＧ
分别表示是否需要带球和踢球，ＥＨＩ是保留字，ＪＫＬ
分别表示３个万向轮的方向及速度。
２．３各执行机构的控制电路
２．３．１万向轮电机驱动
微型直流电机以其良好的线性特性、优异的控
制性能和非常高的效率广泛应用于小功率系统中。
由于ＭＣ６８ＨＣ０８ＪＬ８本身就带有４个ＰＷＭ输出
口，直接输出控制信号即可，无须另加电路。不过，
其输出的ＰＷＭ波功率有限，须由驱动电路放大后
才能驱动电机。考虑到电压、电流的等级尺寸和外
观等因素，采用了ＬＭＤ１８２００来代替三极管所构成
的驱动电路。ＬＭＤ１８２００驱动电路如图５所示。
・
５９ ・
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Ｕ５
ＢＯＯＳＴＳＴＲＡＰ１
； ＯＵＴＰＵＴ１
ＤＩＲＣＴＩＯＮ
ＢＲＥＡＫ
ＰＷＭ
ＶＤＤ
ＶＳＳ
ｔ丁
ＣＵＲＲＥＮＳＥＮＳ
ＴＥＲＭＡＬＦＬＡＧ
ＯＵＴＰＵＴ２
ＢＯＯＳＴＳＴＲＡＰ２
ＬＭＤｌ８２００
图５ ＬＭＤ１８２００驱动电路
ＬＭＤ１８２００是恒压恒流Ｈ桥集成电机芯片，一
个芯片控制一个万向轮电机。ＬＭＤ１８２００的
ＤＩＲＣＴＩＯＮ（第３引脚）、ＢＲＥＡＫ（第４引脚）及
ＰＷＭ（第５引脚）分别与ＭＣ６８ＨＣ０８ＪＬ８的２个双
通道ＰＷＭ输出口相连，作为调制信号，共同作用决
定万向轮方向及大小。
２．３．２ 带球电机和踢球电机驱动
带球电机需由ＭＣ６８ＨＣ０８ＪＬ８提供脉冲信号
再经ＳＮ７５４５１ＤＰ与非门及二极管等所组成的外部
电路共同控制。带球电机通过摩擦力带动橡胶管转
动。电路如图６所示。
图６踢球机构原理
踢球电机与行程开关配合使用。行程开关本质
上为单刀双掷开关，当踢球杆处于临界状态时，行程
开关传递给ＭＣ６８ＨＣ０８ＪＬ８指定ＵＯ引脚低信号
脉冲，在无线通讯信号处理中，如接收到上位机软件
发送的踢球指令时，发送信号经由ＳＮ７５４５１ＤＰ与
非门及外部电路控制电机运转，并根据行程开关信
号量修改踢球状态；当行程开关再次运动到临界状
态且踢球指令已不复存在时，即可控制停止踢球电
机等待踢球指令。
这样设计带球机构和踢球机构的优点在于两者
互不干扰，能够同时运动，实验表明，当带球机构运
行时能够将球的更远。
３ 控制流程
基于ＭＣ６８ＨＣ０８ＪＬ８的控制程序流程如图７
所示，其中单片机状态初始化部分主要为
・
６０・
ＭＣ６８ＨＣ０８ＪＬ８的系统初始化以及使用到的各个外
设模块等资源的工作模式设定［４］，包括芯片引脚使
用的定义、根据拨码开关设置读取机器人编号、无线
通讯协议设置及中断设置等。然后等待中断信号
量，以完成机器人所需执行的任务。当有数据发送
过来时，进入串口中断程序，如图８所示。
图７主程序框架 图８ 中断服务程序
４ 结束语
实践证明，应用了上述机电控制系统后的足球
机器人具有移动快速灵活的优点，达到了预期的目
标。不足的是所采用的万向轮摩擦力较小，无法准
确控制车体所受地面摩擦力，并且因无传感器对轮
速进行闭环监控，使得足球机器人的运动受电池状
态影响较大，这些都是下一步要改进的方向。
参考文献：
［１１徐旭，李实，叶榛，等．Ａ Ｓｕｒｖｅｙ：ＲｏｂｏＣｕｐ ａｎｄ
ｔｈｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈｌ－Ｃ］．Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ３ｔｈ Ｗｏｄｄ Ｃｏｎ－
ｇｒｅｓｓ ｏｎ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｃｏｎｔｒｏｌ ａｎｄ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ，２０００．２０７
—
２ｌ１．
Ｅ２１孙增折．系统分析与控制ＥＭ］．北京：清华大学出版社，
１９９４．
［３１ Ａｌｅｘａｎｄｅｒ Ｇｌｏｙｅ，Ｍａｒｋ Ｓｉｍｏｎ，Ａｎｎａ Ｅｇｏｒｏｘｒａ，ｃｔａ１．
Ｈａｒｄｗａｒｅ ａｎｄ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｏｆ ｔｈｅ ＦＵ ｆｉｇｈｔｅｒｓ ２００３ ＪＲ１．
Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｒｅｐｏｒｔ Ｂ １０ ０３，ＦＵ Ｂｅｒｌｉｎ，２００３．
［４１ Ｆｒｅｅｓｃａｌｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｃ．ＭＣ６８ ＨＣ９０８ＪＬ８数据手册
［ｚ１．
作者简介：周全（１９８２一），男，湖南衡阳人，助理实验师，
研究方向为智能机器人、机器人视觉。
《机械与电子｝２００８（６）