[發明專利]四輪式室內移動機器人

有效

• 申請號: 201410567432.0
• 申請日: 2014-10-23
• 公開（公告）號: CN104407614B
• 公開（公告）日: 2017-08-25
• 發明（設計）人: 楊鵬;楊淦;韓雪晶;孫昊;陳萌
• 申請（專利權）人: 河北工業大學
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 天津翰林知識產權代理事務所(普通合伙)12210
• 代理人: 胡安朋

1.四輪式室內移動機器人，其特征在于：包括底盤、兩個8寸的輪轂式驅動輪、兩個3寸的聚氨酯萬向輪、控制器和24V的鋰電池；其中，兩個驅動輪分別安置在底盤左右兩側的缺口處，兩個萬向輪分別安置在底盤前后，四個輪子的安裝中心在水平平面上位于同一圓周，控制器和鋰電池置于底盤面上；所述的兩個驅動輪均是獨立的采用帶有霍爾效應傳感器的輪轂式直流無刷電機作為驅動電機的驅動輪；控制器是采用工作于雙極模式下的全橋PWMDC/DC變換器來驅動直流無刷電機的控制器，該控制器包括硬件部分和軟件部分，其中硬件部分由信號采集/處理電路和驅動電路兩部分構成，軟件部分包括信號采集/處理程序、驅動控制程序、過流保護程序、CAN通信程序和差速控制程序；所述控制器的硬件部分中的信號采集/處理電路由霍爾位置信號采集/處理電路和霍爾電流信號采集/處理電路兩部分構成；其中，霍爾位置信號采集/處理電路包括三個10K的電阻R22、R72和R73，三個2K的電阻R9、R10和R11，及三個0.01uf的電容C5、C6和C7，電阻R22的一端接+5V，電阻R22的另一端接電阻R9，并接出信號線HALL1a，電阻R9的另一端接電容C5，并接出信號線HALL1ain，電容C5的另一端接地，電阻R72的一端接+5V，電阻R72的另一端接電阻R10，并接出信號線HALL1b，電阻R10的另一端接電容C6，并接出信號線HALL1bin，電容C6的另一端接地，電阻R73的一端接+5V，電阻R73的另一端接電阻R11，并接出信號線HALL1c，電阻R11的另一端接電容C7，并接出信號線HALL1cin，電容C7的另一端接地，其中，HALL1ain、HALL1bin、HALL1cin為電機的霍爾位置信號線，HALL1a、HALL1b、HALL1c接DSP的捕捉引腳；霍爾電流信號采集/處理電路包括四個ACS712電流傳感器U11、U12、U13和U14，四個100pf的電容C49、C50、C51和C52，四個5.1K的電阻R32、R62、R65和R67，四個1nf的電容C53、C54、C55和C56，及四個10K的電阻R68、R69、R70和R71，U11的1和U11的2引腳短接接IRA+，U11的3和U11的4引腳短接接IRA-，U11的5引腳接地，U11的6引腳接電容C53，電容C53的另一端接地，U11的7引腳接電阻R32，電阻R32的另一端接電阻R68，并接出IRAout，電阻R68的另一端接地，U11的8引腳接電容C49并接+5V，電容C49的另一端接地，U12的1和U12的2引腳短接接IRB+，U12的3和U12的4引腳短接接IRB-，U12的5引腳接地，U12的6引腳接電容C54，電容C54的另一端接地，U12的7引腳接電阻R62，電阻R62的另一端接電阻R69，并接出IRBout，電阻R69的另一端接地，U12的8引腳接電容C50并接+5V，電容C50的另一端接地，U13的1和U13的2引腳短接接ILA+，U13的3和U13的4引腳短接接ILA-，U13的5引腳接地，U13的6引腳接電容C55，電容C55的另一端接地，U13的7引腳接電阻R65，電阻R65的另一端接電阻R70，并接出ILAout，電阻R70的另一端接地，U13的8引腳接電容C51并接+5V，電容C51的另一端接地，U14的1和U14的2引腳短接接ILB+，U14的3和U14的4引腳短接接ILB-，U14的5引腳接地，U14的6引腳接電容C56，電容C56的另一端接地，U14的7引腳接電阻R67，電阻R67的另一端接電阻R71，并接出ILBout，電阻R71的另一端接地，U14的8引腳接電容C52并接+5V，電容C52的另一端接地；所述控制器的硬件部分中的驅動電路為直流無刷電機的驅動電路，由MOSFET構成的三相全橋逆變電路組成，包括一片驅動芯片IR2136，一個0.1uf的電容C22，二個10K電阻R26、R27，一個5.1電阻R35，三個FR107的二極管D2、D3、D4，三個1uf的電解電容C28、C29、C30，二個100uf的電解電容C34、C35，六個MOSFET管Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6，六個200電阻R37、R38、R39、R40、R42、R45，六個200K電阻R50、R51、R52、R53、R55、R57，一個三針的端口CON1，驅動芯片IR2136的1引腳接+12V，驅動芯片IR2136的9引腳接地，驅動芯片IR2136的10引腳接電阻R27，電阻R27的另一端接電容C22并同時接+12V，驅動芯片IR2136的11引腳接電阻R26，電阻R26的另一端接電容C22并同時接+12V，電容C22的另一端接地，驅動芯片IR2136的12和驅動芯片IR2136的13引腳短接接地，驅動芯片IR2136的14引腳接電阻R45，電阻R45的另一端接MOSFET管Q6的G極，并接電阻R57，電阻R57的另一端接MOSFET管Q6的S極，并接地，驅動芯片IR2136的15引腳接電阻R42，電阻R42的另一端接MOSFET管Q5的G極，并接電阻R55，電阻R55的另一端接MOSFET管Q5的S極，并接地，驅動芯片IR2136的16引腳接電阻R40，電阻R40的另一端接MOSFET管Q4的G極，并接電阻R53，電阻R53的另一端接MOSFET管Q4的S極，并接地，驅動芯片IR2136的18引腳接電解電容C30的-極，并與MOSFET管Q6的D極相接，接端口CON1的3號位置，電解電容C30的+極接二極管D4，二極管D4的另一端接電阻R35，驅動芯片IR2136的19引腳接電阻R39，電阻R39的另一端接MOSFET管Q3的G極，并接電阻R52，電阻R52的另一端接MOSFET管Q5的S極，并接端口CON1的3號位置，驅動芯片IR2136的22引腳接電解電容C29的-極，并與MOSFET管Q5的D極接，接出IRB+，IRB-接端口CON1的2號位置，電解電容C29的+極接二極管D3，二極管D3的另一端接電阻R35，23引腳接電阻R38，電阻R38的另一端接MOSFET管Q2的G極，并接電阻R51，電阻R51的另一端接MOSFET管Q2的S極，并接IRB+，26引腳接電解電容C28的-極，并與MOSFET管Q4的D極接，接出IRA+，IRA-接端口CON1的1號位置，電解電容C28的+極接二極管D2，二極管D2的另一端接電阻R35，27引腳接電阻R37，電阻R37的另一端接MOSFET管Q1的G極，并接電阻R50，電阻R50的另一端接MOSFET管Q1的S極，并接IRA+，28引腳接電解電容C28+極，電阻R35的另一端接+12V，MOSFET管Q1、Q2、Q3的D極接B+，并接電解電容C34的+極，電解電容C34的-極接電解電容C35的+極，電解電容C35的-極接地。