[發明專利]一種農業機器人安全控制系統

在審

• 申請號: 201710179741.4
• 申請日: 2017-03-23
• 公開（公告）號: CN107102598A
• 公開（公告）日: 2017-08-29
• 發明（設計）人: 高大宏;俞能超;吳德寒
• 申請（專利權）人: 馬鞍山工蜂智能科技有限公司
• 主分類號: G05B19/048
• 分類號: G05B19/048
• 代理公司: 合肥順超知識產權代理事務所(特殊普通合伙)34120
• 代理人: 陳波

1.一種農業機器人安全控制系統，其特征在于：包括定位模塊、LCD顯示及攝像模塊、GPRS無線傳輸模塊、電機驅動控制電路、無線通信接口電路、超聲波振蕩電路和機器人驅動電路，所述定位模塊包括電機及其驅動電路、機械傳動系統及光電編碼器，驅動輪和光電編碼器之間采用齒輪傳動，傳動比為i，光電編碼器的分辨率為N，即編碼器每旋轉一周輸出的脈沖數，驅動輪的半徑為r，則編碼器每輸出一個脈沖，對應的輪子在地面走過的距離為：L＝2π*r÷Ni基于DSP的半自主遠程控制移動機器人系統，電機控制采用脈寬調制的調速方式，并以DSP自帶的正交編碼脈沖電路采集光電編碼器的反饋信息，對電機進行閉環PID控制，所述LCD顯示及攝像模塊的F2407A提供了豐富的I/O接口，用I/O口可對LCD模塊和攝像模塊進行數據的寫入和讀取，進而實現機器人的眼部功能，所述GPRS無線傳輸模塊利用GPRS移動通信網絡實現信息的雙向傳輸，機器人傳給遠程監控平臺的數據主要包括現場圖像信息和小車當前定位信息；遠程監控平臺傳給小車的主要是指令信息，實現遠程控制，機器人驅動電路用于完成整個過程的模塊間的驅動。

2.根據權利要求1所述的農業機器人安全控制系統，其特征在于：所述電機驅動控制電路的驅動主芯片為L293B，內有四重推挽即雙重H橋集成功放電路驅動電路，兩個通道可以向各自的電機提供lA的驅動電流，并且如果芯片過熱，芯片能夠自動關斷，保障系統不受損壞。

3.根據權利要求2所述的農業機器人安全控制系統，其特征在于：所述電機驅動控制電路中當A向、B向為高電平時，則電機A、B電流分別由3腳流向6腳和11腳流向14腳，電機正轉；反之，當A向、B向為低電平時，電機電流分別由6腳流向3腳和14腳流向11腳，電機反轉；此時，可以用PWM控制芯片上電機使能腳的通斷時間比來對電機進行調速，F2407A型DSP芯片支持PWM輸出，因此可對驅動電機進行調速。

4.根據權利要求1所述的農業機器人安全控制系統，其特征在于：所述GPRS無線傳輸模塊的GPRS圖像采集模塊由采集終端、DSP外圍接口、GPRS收發器、PC機接口及監控中心軟件組成，圖像數據經采集后，由DSP串口傳輸給GPRS收發器1，由收發器l將圖像數據通過GPRS無線網絡發送出去，再由GPRS收發器2將接收到的圖像數據傳輸給PC機串口，接著監控中心軟件從PC機串口讀取數據并最終顯示在監控中心界面上，完成現場的實時監控。

5.根據權利要求1所述的農業機器人安全控制系統，其特征在于：所述無線通信接口電路采用PTR2000無線通信數據收發模塊，接收發射合一，適合雙工和單工通信，通信方式比較靈活，可直接接單片機串口模。

6.根據權利要求1所述的農業機器人安全控制系統，其特征在于：所述超聲波振蕩電路由數字集成電路構成，其中的U1A和UlB產生與超聲波頻率相對應的高頻電壓信號，該信號通過反向器U1C變為標準方波信號，再經功率放大，C2隔除直流信號后加在超聲波換能器MA40S2S進行超聲波發射，U2A為74ALS00與非門，control_port引腳為控制口，當control_port為高電平時，超聲波換能器發射超聲波信號。

7.根據權利要求1所述的農業機器人安全控制系統，其特征在于：所述農業機器人安全控制系統還包括超聲波接收電路，其超聲波接收換能器采用MA40S2R,對換能器接收到的信號采用集成運算放大器LM324進行信號放大，經過三級放大后，通過電壓比較器LM339將正弦信號轉換為TTL脈沖信號。INT_Port與單片機中斷管腳相連，當接收到中斷信號后，單片機立即進入中斷并對超聲波信號進行處理和判斷，實現超聲波的感知過程。

8.根據權利要求1所述的農業機器人安全控制系統，其特征在于：所述機器人驅動電路給定為零時，轉速調節器ASR、電流調節器ACR被零速封鎖信號鎖零，此時，系統主要由環流調節器ARR組成交叉反饋的恒流系統，由于環流給定的影響，2組可控硅均處于整流狀態，輸出的電壓大小相等、極性相反，直流電機電樞電壓為零，電機停轉，輸出的電流流經2組可控硅形成環流，環流不宜過大，一般限制在電機額定電流的5％左右，正向啟動時，隨著轉速信號Ugn的增大，封鎖信號解除，轉速調節器ASR輸正，電機正向運行，此時，正組電流反饋電壓+Ufi2反映電機電樞電流與環流電流之和；反組電流反饋電壓-Uril反映了電樞電流，因此可以對主電流進行調節，而正組環流調節器輸入端所加的環流給定信號-Ugih和交叉電流反饋信號-Ufil對這個調節過程影響極小，反組環流調節器的輸入電壓為(+Uk)+(-Ugih)+(Ufi2)，隨著電樞電流的不斷增大，當達到一定程度時，環流自動消失，反組可控硅進入待逆變狀態，反向啟動時情況相反，另外，可控環流可逆調速系統制動時仍然具有本橋逆變，反接制動和反饋制動等過程，由于啟動過程也是環流逐漸減小的過程，因此，電機停轉時，系統的環流達最大值，環流有助于系統越過切換死區，改善過渡特性。