[發明專利]一種割草機器人智能控制系統

有效

• 申請號: 200710071373.8
• 申請日: 2007-09-21
• 公開（公告）號: CN101135911A
• 公開（公告）日: 2008-03-05
• 發明（設計）人: 應放天;肖偉
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02;A01D34/00;A01D101/00
• 代理公司: 杭州裕陽專利事務所
• 代理人: 張宇娟

技術領域

本發明涉及一種機器人智能控制系統，尤其是一種適用于在家庭、公共綠地等場所進行草坪護理修剪服務的割草機器人智能控制系統。

背景技術

目前，用于家庭、公共綠地等場所進行草坪護理修剪服務的割草機器，一般采用汽油發動機或民用電作為動力，在人工的參與下完成草地的護理修剪等工作。但是汽油發動機燃燒產生的廢氣對空氣有污染，且勞動強度大、功耗高，發出的噪音又對操作者和環境造成污染。同時以民用電作為動力的割草機為連線工作，電機功率大，操作時受電線長度影響，較為不便，噪音也在80分貝以上，且人工的勞動強度大。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種用單片機和電磁場技術實現自動導航、避障、檢測和操作的割草機器人智能控制系統，其勞動強度小、功耗低、污染少。

本發明解決上述問題所采用的技術方案是：該系統包括主板電路處理器單元、電源和充電管理電路、行走驅動電路、割草驅動電路、遙控接收電路、紅外檢測電路、虛擬線檢測電路、濾波電路、碰撞處理電路、遙控器電路，其中主板電路處理器單元包括帶有A/D轉換端腳的微處理器A，微處理器A通過各功能端腳與其他電路互連；行走驅動電路由驅動芯片U2和U9來驅動，微處理器A的腳13、腳14、腳19、腳30分別接兩驅動芯片的腳5、腳7、腳10、腳12，由微處理器A控制驅動輸出信號，用于控制割草電機的方向和轉速；割草驅動電路接微處理器A的腳18，由微處理器A控制，用于實現割草電機的開關；遙控接收電路包括無線接收模塊和微處理器B，無線接收模塊將編碼后的遙控信號送到微處理器B的腳6，由微處理器B進行解碼后通過腳11送到微處理器A的腳11；紅外檢測電路由紅外發射管和紅外接收管采集信號，其輸出信號放大后接入微處理器A的腳31，供微處理器A判斷碰撞情況；虛擬線檢測電路由電感采集信號，將虛擬線產生的電磁場信號轉換為電信號，再將電信號隔直放大；濾波電路對經過隔直放大的虛擬線信號進行濾波，再經過分壓后接入微處理器A的腳28；碰撞處理電路接微處理器A的腳9，將微動開關信號經調理后送入微處理器A；遙控器電路將接收到的遙控信號調制后通過天線發送出去，供無線接收模塊解碼。

本發明所述的主板電路處理器單元中，微處理器A的腳7、腳8接有由晶振Y1、電容C16、電容C70組成的晶振時鐘電路；微處理器A的腳3接有由電容C9和電阻R16組成的復位電路；微處理器A的腳2接有由蜂鳴器E1、三極管Q6和電阻R13組成的報警指示電路。

本發明所述行走驅動電路中，驅動芯片U2、U9的腳6、腳11是使能控制端；驅動芯片U2、U9的腳1、腳15通過采樣電阻接微處理器A的腳25、腳27，供微處理器A采集驅動芯片U2、U9的驅動電流。

本發明所述割草驅動電路中，微處理器A通過控制三極管Q5通斷以間接控制MOS管Q4，從而實現割草電機的開關。

本發明所述的濾波電路中，包括由肖特基二極管D19、電阻R50、電阻R49、電容C31組成的整流分壓電路，并由該整流分壓電路對濾波后的虛擬線信號進行分壓。

本發明與現有技術相比，具有以下有益效果：通過單片機控制和電磁場收發技術，采用直接自適應器對機器人進行軌跡控制，進行脈寬調制(PWM)分段。單片機控制和電磁場收發技術是通過安裝在線路板側前方的一對霍爾傳感器和一個外圍設備——機器人電子籬笆來實現的，當割草人機器行走至預先設置好的機器人電子籬笆邊上時，割草機器人上的霍爾傳感器就會接收到電磁信號，電磁信號處理后傳送到微處理器，微處理器就會控制割草機器人轉彎躲避機器人電子籬笆；進行軌跡控制時，在割草機器人啟動后先運行漸開線模式割草，當感應到機器人電子籬笆發射的磁場時，割草機器人就會行走到線上，沿著機器人電子籬笆的導線割草，當割草機器人上的紅外線傳感器感應到前方有障礙物或觸點開關受到碰撞動作，割草機器人就會躲開障礙物，沿直線行走結束沿線割草，當行進至草密度高的地方，割草電機電流升高，就會開始漸開線模式割草，當有障礙物時，割草機器人會躲開繼續漸開線模式割草，當行進到機器人電子籬笆附近時，就會后退轉彎再直線行走，當草密度高時，再開始漸開線模式割草；脈寬調制(PWM)分段可分別控制行走電機和割草電機，通過脈寬調制控制電機的轉速，以達到行走的速度和割草電機旋轉的速度，實現服務型機器人的自動導航、避障、檢測和操作，無須人為操作，整體結構設計簡單、成本低、可靠性好、抗干擾能力強。

附圖說明

圖1是本發明的系統結構圖。

圖2是本發明的原理總圖。