[發(fā)明專利]一種電磁軌道式移動機器人的運動控制系統(tǒng)及控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310737433.0
• 申請日: 2013-12-27
• 公開（公告）號: CN103699128B
• 公開（公告）日: 2017-05-17
• 發(fā)明（設計）人: 樊紹勝;李森濤;李富林;衛(wèi)星;沈春陽
• 申請（專利權）人: 長沙理工大學
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所(普通合伙)43008
• 代理人: 趙洪,周長清

1.一種電磁軌道式移動機器人的運動控制系統(tǒng)，其特征在于，包括發(fā)射線圈（1）、接收線圈（2）、發(fā)射電路（3）、通信裝置（4）、發(fā)射控制系統(tǒng)（5）、車載控制器（6）、幅值檢測器（7）、補償電容組（8）和速度傳感器（9）；所述發(fā)射線圈（1）和接收線圈（2）構成能量傳輸通道并復用為通信裝置（4）的天線構成通信系統(tǒng)，所述發(fā)射控制系統(tǒng)（5）與車載控制器（6）之間通過通信裝置（4）、發(fā)射線圈（1）、接收線圈（2）進行數(shù)據(jù)傳遞，所述車載控制器（6）將從速度傳感器（9）采集回來的速度信號發(fā)送給通信裝置（4），通過發(fā)射線圈（1）與接收線圈（2）之間的通信，通信裝置（4）將當前速度發(fā)送給發(fā)射控制系統(tǒng)（5），所述發(fā)射控制系統(tǒng)（5）將當前速度與設置好的給定速度相比較，得到誤差之后利用PID算法控制發(fā)射電路（3）的功率，經(jīng)發(fā)射電路（3）控制驅動電機（ 10） 的轉速；所述幅值檢測器（7）和補償電容組（8）構成諧振頻率自適應控制系統(tǒng)，所述幅值檢測器（7）不斷的檢測當前接收線圈（2）諧振電壓的幅值并將采集的幅值轉換成數(shù)字量傳遞給車載控制器（6），所述車載控制器（6）將補償電容組（8）中的一個以上小容量電容接入或撤出電路，以降低或增大接收電路的固有頻率，直到諧振電壓的幅值不再增大為止。

2.根據(jù)權利要求1所述的電磁軌道式移動機器人的運動控制系統(tǒng)，其特征在于，所述幅值檢測器（7）包括幅值保持電路（72）和A/D轉換器（71）。

3.根據(jù)權利要求1所述的電磁軌道式移動機器人的運動控制系統(tǒng)，其特征在于，所述通信裝置（4）包括信號編碼器（41）、調制電路（42）、功率放大電路（43）、選頻放大器（44）、解調電路（45）和解碼器（46），所述信號編碼器（41）用于將數(shù)據(jù)按照曼徹斯特編碼規(guī)則進行編碼，所述調制電路（42）將曼徹斯特編碼進行FSK調制，調制波通過功率放大電路（43）進行放大直接輸入發(fā)射線圈（1）或接收線圈（2）中完成信息發(fā)送；所述選頻放大器（44）將接收線圈（2）或發(fā)射線圈（1）接收到的信號進行選頻放大后，得到FSK調制的通信信號，通過解調電路（45）進行解調，將信號還原成曼徹斯特編碼，由所述解碼器（46）將曼徹斯特編碼還原為原數(shù)據(jù)輸出完成信息的接收。

4.根據(jù)權利要求1或2或3所述的電磁軌道式移動機器人的運動控制系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)射線圈（1）為窄長型結構、兩端收縮變窄。

5.根據(jù)權利要求1或2或3所述的電磁軌道式移動機器人的運動控制系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)射線圈（1）為窄長型結構、中部具有多個收縮擴張段。

6.一種基于上述權利要求1～5中任意一項所述運動控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，步驟為：

（1）、檢測發(fā)射電路（3）的功率，當發(fā)射電路（3）的功率低于設定的閾值時，執(zhí)行步驟（2）；否則，返回繼續(xù)檢測檢測發(fā)射電路（3）的功率；

（2）、選擇移動機器人的行進方向：前進或后退；當為前進時，關閉當前發(fā)射線圈，開啟移動機器人前方發(fā)射線圈，完成后，返回繼續(xù)檢測檢測發(fā)射電路（3）的功率；當為后退時，關閉當前發(fā)射線圈，開啟移動機器人后方發(fā)射線圈，完成后，返回繼續(xù)檢測檢測發(fā)射電路（3）的功率。

7.根據(jù)權利要求6所述的所述運動控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，包括諧振頻率自適應控制流程，其步驟為：利用幅值檢測器（7）檢測諧振電壓的幅值大小，當幅值檢測器（7）檢測到諧振電壓的幅值增大，說明接收電路的固有頻率大于發(fā)射電路（3）的頻率，那么車載控制器（6）將繼續(xù)將補償電容組（8）中的電容接入電路，以降低接收電路的固有頻率，直到諧振電壓的幅值不再增大為止；當電容撤出電路時，如果幅值檢測器（7）檢測到諧振電壓的幅值增大，說明接收電路的固有頻率小于發(fā)射電路（3）的頻率，那么車載控制器（6）將繼續(xù)將補償電容組（8）中的電容依次撤出電路，以增大接收電路的固有頻率，直到諧振電壓的幅值不再增大為止。