專利名稱：自攀爬清潔機(jī)器人的控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種對(duì)機(jī)器人的控制裝置，更具體地是指一種涉及用于清洗曲面、球面高層建筑外墻表面的清潔機(jī)器人的控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，對(duì)其控制系統(tǒng)的要求也越來(lái)越高，通常要求機(jī)器人的控制系統(tǒng)具有高的可靠性和實(shí)時(shí)性。對(duì)于目前的壁面清洗作業(yè)機(jī)器人，其控制裝置只能完成機(jī)器人對(duì)大面積平直、矩形玻璃表面的清洗作業(yè)的控制，不能滿足沿不規(guī)則幕墻(曲面、球面)的移動(dòng)與清洗控制，尤其是清潔機(jī)器人多個(gè)關(guān)節(jié)同時(shí)進(jìn)行協(xié)調(diào)作業(yè)的控制。

發(fā)明內(nèi)容
為了使清潔機(jī)器人能夠沿不規(guī)則幕墻(曲面、球面)的進(jìn)行移動(dòng)與清洗作業(yè)，本發(fā)明提出一種應(yīng)用到自攀爬機(jī)器人(沿不同曲率表面實(shí)現(xiàn)全方位運(yùn)動(dòng)和面面轉(zhuǎn)換的自主擦窗機(jī)器人系統(tǒng)，稱自攀爬機(jī)器人)的一種控制系統(tǒng)，其任務(wù)是攀援運(yùn)動(dòng)控制(實(shí)現(xiàn)向上、向下攀爬，橫向左、右移動(dòng))、環(huán)境的檢測(cè)與融合、建筑物特征識(shí)別、機(jī)器人姿態(tài)調(diào)整的力位復(fù)合控制、人機(jī)接口設(shè)計(jì)、通訊聯(lián)絡(luò)設(shè)計(jì)等。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案中所有控制輸入輸出均是基于CAN總線通訊形式，采用專門的運(yùn)動(dòng)控制芯片LM628，完成電機(jī)的位置伺服和速度閉環(huán)控制功能。
本發(fā)明的一種自攀爬清潔機(jī)器人的控制系統(tǒng)，包括用于控制機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的控制器、用于檢測(cè)機(jī)器人自身狀態(tài)和外界工作環(huán)境的傳感器、用于通訊的無(wú)線數(shù)傳模塊、用于監(jiān)控機(jī)器人工作狀態(tài)和發(fā)送指令的人機(jī)交互的操作盒；其中，操作盒通過(guò)無(wú)線數(shù)傳模塊B發(fā)送指令給無(wú)線數(shù)傳模塊A，無(wú)線數(shù)傳模塊A接收到指令后經(jīng)PC總線傳輸至CAN總線接口卡，CAN總線接口卡接收到指令后經(jīng)CAN總線傳輸至控制器，控制器收到指令后對(duì)所述的指令分解成多個(gè)有序的子指令，子指令通過(guò)CAN總線分發(fā)給各個(gè)分控制器，各個(gè)分控制器根據(jù)收到的所述的指令以及各個(gè)傳感器采集的信息驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的電機(jī)，實(shí)時(shí)、自動(dòng)地完成清潔機(jī)器人各關(guān)節(jié)的相應(yīng)動(dòng)作。
所述的控制器由主控制板、控制板A、控制板B和控制板C四塊控制板組成，控制器采用CAN總線與安裝在清潔機(jī)器人本體上各個(gè)關(guān)節(jié)部位的各個(gè)分控制板實(shí)現(xiàn)連接；主控制板接收操作盒下發(fā)的指令并下傳至控制板A、控制板B和控制板C，根據(jù)指令控制板A、控制板B和控制板C控制相應(yīng)的電機(jī)，同時(shí)由各個(gè)關(guān)節(jié)的傳感器采集數(shù)據(jù)回傳至控制板A、控制板B和控制板C，經(jīng)各個(gè)分控制板自行處理后輸出至主控制板，再由主控制板回傳信息至操作盒；所述的各個(gè)分控制板的微控制器收到的指令首先傳遞到主控制板，然后主控制板根據(jù)對(duì)所述的指令分解成多個(gè)有序的子指令，子指令通過(guò)CAN總線分發(fā)給各個(gè)分控制板，各個(gè)分控制板根據(jù)收到的所述的指令以及各個(gè)傳感器采集的信息驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的電機(jī)，實(shí)時(shí)、自動(dòng)地完成清潔機(jī)器人各關(guān)節(jié)的相應(yīng)動(dòng)作。
所述的傳感器采用CAN總線與安裝在清潔機(jī)器人本體上各個(gè)關(guān)節(jié)部位的各個(gè)分傳感器實(shí)現(xiàn)連接。
所述的CAN總線經(jīng)CAN總線驅(qū)動(dòng)電路輸出信號(hào)至每個(gè)控制板的微控制器，同時(shí)微控制器接收傳感器采集的數(shù)據(jù)；微控制器根據(jù)接收到的來(lái)自操作盒的指令和采集到的來(lái)自傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合處理，再根據(jù)處理結(jié)果控制清潔機(jī)器人的動(dòng)作。
本發(fā)明的控制系統(tǒng)能控制多個(gè)關(guān)節(jié)(本系統(tǒng)中有17個(gè)關(guān)節(jié))的同時(shí)進(jìn)行協(xié)調(diào)作業(yè)，并能實(shí)時(shí)地檢測(cè)環(huán)境狀況，根據(jù)周圍的環(huán)境和機(jī)器人目前的動(dòng)作實(shí)時(shí)地作出機(jī)器人本體姿態(tài)調(diào)整，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人沿不規(guī)則幕墻(曲面、球面)的進(jìn)行移動(dòng)與清洗作業(yè)。本控制裝置重量輕、體積小、功能強(qiáng)，實(shí)時(shí)性好，同時(shí)由于采用CAN總線控制器設(shè)計(jì)具有高的可靠性、開(kāi)放性、經(jīng)濟(jì)性。


圖1是基于CAN總線的分布控制框圖。
圖2是控制器的結(jié)構(gòu)框圖。
圖3是每個(gè)控制板的結(jié)構(gòu)框圖。
圖4是控制流程圖。
圖5是每個(gè)控制板的電路原理圖。
圖中 1.控制器 2.傳感器 3.無(wú)線數(shù)傳模塊A4.無(wú)線數(shù)傳模塊B5.操作盒 6.工控機(jī) 7.CAN接口卡 8.建筑物幕墻 9.機(jī)器人10.主控制板 11.控制板A12.控制板B13.控制板C
具體實(shí)施例方式
下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
請(qǐng)參見(jiàn)圖1、2所示，本發(fā)明是一種自攀爬清潔機(jī)器人的控制系統(tǒng)，包括用于控制機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的控制器1、用于檢測(cè)機(jī)器人自身狀態(tài)和外界工作環(huán)境的傳感器2、一對(duì)用于通訊的無(wú)線數(shù)傳模塊A、B、用于監(jiān)控機(jī)器人工作狀態(tài)和發(fā)送指令的人機(jī)交互的操作盒5；其中，操作盒5通過(guò)無(wú)線數(shù)傳模塊B4發(fā)送指令給無(wú)線數(shù)傳模塊A3，無(wú)線數(shù)傳模塊A3接收到指令后經(jīng)PC總線傳輸至CAN總線接口卡7，CAN總線接口卡7接收到指令后經(jīng)CAN總線傳輸至控制器1，控制器1收到指令后對(duì)所述的指令分解成多個(gè)有序的子指令，子指令通過(guò)CAN總線分發(fā)給各個(gè)分控制器，各個(gè)分控制器根據(jù)收到的所述的指令以及各個(gè)傳感器采集的信息驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的電機(jī)，實(shí)時(shí)、自動(dòng)地完成清潔機(jī)器人各關(guān)節(jié)的相應(yīng)動(dòng)作。所述的控制器1由主控制板10、控制板A11、控制板B12和控制板C13四塊控制板組成，控制器1采用CAN總線與安裝在清潔機(jī)器人本體上各個(gè)關(guān)節(jié)部位的各個(gè)分控制板實(shí)現(xiàn)連接；主控制板10接收操作盒5下發(fā)的指令并下傳至控制板A11、控制板B12和控制板C13，根據(jù)指令控制板A11、控制板B12和控制板C13控制相應(yīng)的電機(jī)，同時(shí)由各個(gè)關(guān)節(jié)的傳感器采集數(shù)據(jù)回傳至控制板A11、控制板B12和控制板C13，經(jīng)各個(gè)分控制板自行處理后輸出至主控制板10，再由主控制板10回傳信息至操作盒5；所述的各個(gè)分控制板的微控制器U51收到的指令首先傳遞到主控制板10，然后主控制板10根據(jù)對(duì)所述的指令分解成多個(gè)有序的子指令，子指令通過(guò)CAN總線分發(fā)給各個(gè)分控制板，各個(gè)分控制板根據(jù)收到的所述的指令以及各個(gè)傳感器采集的信息驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的電機(jī)，實(shí)時(shí)、自動(dòng)地完成清潔機(jī)器人各關(guān)節(jié)的相應(yīng)動(dòng)作。所述的傳感器2采用CAN總線與安裝在清潔機(jī)器人本體上各個(gè)關(guān)節(jié)部位的各個(gè)分傳感器實(shí)現(xiàn)連接；所述的CAN總線經(jīng)CAN總線驅(qū)動(dòng)電路U13輸出信號(hào)至每個(gè)控制板的微控制器U51，同時(shí)微控制器U51接收傳感器采集的數(shù)據(jù)；微控制器U51根據(jù)接收到的來(lái)自操作盒5的指令和采集到的來(lái)自傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合處理，再根據(jù)處理結(jié)果控制清潔機(jī)器人的動(dòng)作。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案中所有控制輸入輸出均是基于CAN總線通訊形式，采用專門的運(yùn)動(dòng)控制芯片LM628，完成電機(jī)的位置伺服和速度閉環(huán)控制功能。其系統(tǒng)組成如圖1所示基于CAN總線的分布控制。
在本發(fā)明中主控制板、控制板A、控制板B和控制板C的結(jié)構(gòu)相同。
下面對(duì)本發(fā)明控制系統(tǒng)的各部分進(jìn)行說(shuō)明1、控制器基于CAN總線控制器控制器由高性能的微型工控機(jī)和輸出驅(qū)動(dòng)單元組成，安裝在機(jī)械本體上(on-board)?？刂破鞯幕竟δ苡懈鞣N傳感器信號(hào)的采集與處理，相關(guān)信號(hào)的融合；完成機(jī)械本體上所有運(yùn)動(dòng)控制功能；多軸的復(fù)合伺服控制，包括攀升運(yùn)動(dòng)與機(jī)器人俯仰調(diào)節(jié)功能，擦洗運(yùn)動(dòng)的主輔運(yùn)動(dòng)配合與協(xié)調(diào)；實(shí)時(shí)進(jìn)行機(jī)器人工作安全檢查和人工監(jiān)視和干預(yù)等。
設(shè)計(jì)了以P80C592單片機(jī)為核心的四個(gè)控制器，構(gòu)成了機(jī)器人控制系統(tǒng)的各個(gè)節(jié)點(diǎn)。各塊單片機(jī)控制器的硬件結(jié)構(gòu)不完全一樣，以實(shí)現(xiàn)整體系統(tǒng)功能的未來(lái)擴(kuò)展。僅以一塊控制卡為例進(jìn)行說(shuō)明，所設(shè)計(jì)的控制器結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。
2、傳感器傳感器分布安裝在機(jī)械本體上，其主要功能是檢測(cè)機(jī)器人與攀援導(dǎo)軌的距離和方位，本體X、Y方向的位移，玻璃表面的清潔程度以及擦洗頭擦力等。機(jī)器人工作時(shí)，控制器通過(guò)對(duì)距離、材質(zhì)、位移傳感器信號(hào)的綜合處理分析(融合)，實(shí)現(xiàn)對(duì)障礙物(窗框、密封膠條等)的檢測(cè)、定位，完成局部自主智能控制，并能自動(dòng)越障或避障。機(jī)器人俯仰運(yùn)動(dòng)部分安裝力傳感器，保證機(jī)器人運(yùn)動(dòng)和攀援過(guò)程中框架實(shí)時(shí)與建筑物板面平行。另外還需要添加全局CCD，以便于操作人員了解機(jī)器人工作狀態(tài)并監(jiān)控。
本系統(tǒng)中對(duì)于高大障礙的檢測(cè)采用接觸開(kāi)關(guān)和光電傳感器，對(duì)于鋁窗框和懸空的檢測(cè)采用超聲傳感器。另外操作人員還需要了解機(jī)器人作業(yè)的全局狀態(tài)，因此可以增加CCD攝像頭進(jìn)行實(shí)時(shí)攝像。
內(nèi)傳感器用于測(cè)量機(jī)器人自身狀態(tài)。位移傳感器采用增量光電編碼器，并利用控制板卡上輸入通道采用中斷方式輸入。本體上采用模擬量?jī)A斜傳感器用于檢測(cè)機(jī)器人的姿態(tài)。對(duì)于各種運(yùn)動(dòng)極限狀態(tài)的檢測(cè)采用接近開(kāi)關(guān)。機(jī)器人工作中要求一直平行和接觸建筑物表面，關(guān)于攀援過(guò)程中抓持可靠性檢測(cè)問(wèn)題是一切作業(yè)的前提。控制系統(tǒng)中數(shù)字量和模擬量信號(hào)并存。控制電路與輸出之間應(yīng)進(jìn)行了光電隔離，使各模塊之間相互分離。
3、遙控操作盒由無(wú)線CCD接收裝置、彩色監(jiān)視器、數(shù)據(jù)存取單元和無(wú)線通訊模塊組成，主要功能提供友好的人機(jī)界面。
下面將參考以上三個(gè)附圖描述本發(fā)明的所提供實(shí)施例。
參考圖1以及圖3，機(jī)器人開(kāi)始運(yùn)行之后，首先進(jìn)行自檢過(guò)程，只有在各種開(kāi)關(guān)、傳感器等等硬件完好，機(jī)械本體正常的情況下才能開(kāi)始作業(yè)。初始化階段主要是給予機(jī)器人眾多的基準(zhǔn)，獲取各種基本作業(yè)環(huán)境參數(shù)、作業(yè)邊界條件，從而使系統(tǒng)了解環(huán)境場(chǎng)信息。以上兩個(gè)部分是正式工作的準(zhǔn)備階段。真正開(kāi)始作業(yè)，通過(guò)操作界面向工控機(jī)輸出控制指令，指令通過(guò)PC總線以及CAN轉(zhuǎn)接卡到達(dá)CAN總線，CAN總線把命令傳輸?shù)街骺刂瓢?，由主控制板解析命令后，然后傳輸?shù)较鄳?yīng)的命令到各個(gè)分控制器上，分控制器根據(jù)接收到的指令以及自身傳感器的信息判斷對(duì)于自己是否有效，如果有效執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作，否則不動(dòng)作。其執(zhí)行過(guò)程見(jiàn)圖4命令執(zhí)行過(guò)程。當(dāng)機(jī)器人開(kāi)始運(yùn)行時(shí)，機(jī)器人首先進(jìn)行自檢，包括硬件自檢、通訊自檢。硬件自檢是設(shè)備在通電之后，設(shè)備應(yīng)用其自身的檢測(cè)程序進(jìn)行自檢。通訊自檢是指無(wú)線數(shù)傳模塊之間進(jìn)行互相握手信號(hào)的檢測(cè)。自檢之后，機(jī)器人進(jìn)入初始化階段。初始化包括傳感器初始化、機(jī)器人本體狀態(tài)初始化和工作參數(shù)初始化。傳感器初始化主要對(duì)模擬傳感器進(jìn)行預(yù)處理。機(jī)器人本體狀態(tài)初始化是指使機(jī)器人各關(guān)節(jié)處于機(jī)器人起始位置；工作參數(shù)初始化是指把機(jī)器人開(kāi)始動(dòng)作前需要設(shè)定的參數(shù)進(jìn)行設(shè)定。機(jī)器人初始化之后，控制程序處于循環(huán)查詢新命令狀態(tài)，新命令是由操作盒發(fā)出的。如果發(fā)現(xiàn)隊(duì)列中有新的命令輸入，則機(jī)器人對(duì)其進(jìn)行解析，解析命令之后，掃描傳感器，根據(jù)傳感器狀態(tài)和當(dāng)前指令進(jìn)行相應(yīng)的動(dòng)作。然后判斷程序是否結(jié)束，如果結(jié)束，則程序退出運(yùn)行。如果未結(jié)束，則進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)查詢新命令階段。
如上所述，本發(fā)明提供了一套用于清洗曲面、球面高層建筑外墻表面的清潔機(jī)器人的控制系統(tǒng)。
在本發(fā)明中每個(gè)控制板的電路連接為(請(qǐng)參見(jiàn)附圖5所示)電源電路U52的電源輸出3端聯(lián)接有看門狗U16的電源輸入2、3端、程序存儲(chǔ)器U14的電源輸入28端、控制器U51的電源輸入2、59、61端、CAN總線驅(qū)動(dòng)U13的電源輸入3端；控制器U51的3、6、22、35、46、55、58、60端接地；地址鎖存器U12的1端接地；程序存儲(chǔ)器U14的14端接地；看門狗U16的1、4端接地；電源模塊U52的2端接地；CAN總線驅(qū)動(dòng)U13的2、8端接地；控制器U51的4、5、24、25、26、29、30、33、56、57端懸空；控制器U51的復(fù)位15端同擴(kuò)展口U50的復(fù)位35端，同看門狗U16的復(fù)位16端聯(lián)接，看門狗U16的9端接一電阻R21與電容C7并聯(lián)接地；
控制器U51的外部數(shù)據(jù)寫選通31端同擴(kuò)展口U50的36端，同程序存儲(chǔ)器U14的27端聯(lián)接；控制器U51的44端同程序存儲(chǔ)器U14的22端聯(lián)接，控制器U51的外部數(shù)據(jù)讀選通32端同擴(kuò)展口U50的5端聯(lián)接；程序存儲(chǔ)器U14的20端同看門狗U16的12端聯(lián)接；控制器U51的28端同看門狗U16的11端聯(lián)接，43端同U16的13端聯(lián)接，27端同U16的10端聯(lián)接；控制器U51的47、48、49、50、51、52、53、54端同地址鎖存器U12的18、17、14、13、8、7、4、3端，同擴(kuò)展口U50的雙向數(shù)據(jù)27、28、29、30、31、32、33、34端，同程序存儲(chǔ)器U14的19、18、17、16、15、13、12、11端聯(lián)接；其地址鎖存器U12的地址總線19、16、15、12、9、6、5、2端同程序存儲(chǔ)器U14的地址總線3、4、5、6、7、8、9、10端聯(lián)接；U51的地址36端同擴(kuò)展口U50的地址9端，同程序存儲(chǔ)器U14的地址25端聯(lián)接；U51的地址37端同擴(kuò)展口U50的地址8端，同程序存儲(chǔ)器U14的地址24端聯(lián)接；U51的地址38、39、40、41、42端同程序存儲(chǔ)器U14的地址21、23、2、26、1端聯(lián)接；控制器U51的57端同CAN總線驅(qū)動(dòng)電路U13的4端聯(lián)接，U51的56端同CAN總線驅(qū)動(dòng)電路U13的54端聯(lián)接，U51的23端同CAN總線驅(qū)動(dòng)電路U13的1端聯(lián)接，CAN總線驅(qū)動(dòng)電路U13的4端聯(lián)接，CAN總線驅(qū)動(dòng)電路U13的7、6端聯(lián)接在接線端子J4的1、2端；控制器U51的62、63、64、65、66、67、68、1端接收傳感器傳輸入的數(shù)據(jù)經(jīng)控制處理后輸出數(shù)據(jù)至光耦隔離電路的P57、P56、P55、P54、P53、P52、P51、P50端；U51的16、17、18、19、20、21端接收傳感器傳輸入的數(shù)據(jù)；U51的14、13、12、11、10、9、8、7端輸出數(shù)據(jù)至光耦隔離電路的P47、P46、P45、P44、P43、P42、P41、P40端；擴(kuò)展口U50的4、3、2、1、40、39、38、37端為數(shù)據(jù)輸出至電機(jī)，18～25、14～17、13～10端為接收傳感器數(shù)據(jù)的輸入。
權(quán)利要求
1.一種自攀爬清潔機(jī)器人的控制系統(tǒng)，其特征在于包括用于控制機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的控制器(1)、用于檢測(cè)機(jī)器人自身狀態(tài)和外界工作環(huán)境的傳感器(2)、一對(duì)用于通訊的無(wú)線數(shù)傳模塊、用于監(jiān)控機(jī)器人工作狀態(tài)和發(fā)送指令的人機(jī)交互的操作盒(5)；其中，操作盒(5)通過(guò)無(wú)線數(shù)傳模塊B(4)發(fā)送指令給無(wú)線數(shù)傳模塊A(3)，無(wú)線數(shù)傳模塊A(3)接收到指令后經(jīng)PC總線傳輸至CAN總線接口卡(7)，CAN總線接口卡(7)接收到指令后經(jīng)CAN總線傳輸至控制器(1)，控制器(1)收到指令后對(duì)所述的指令分解成多個(gè)有序的子指令，子指令通過(guò)CAN總線分發(fā)給各個(gè)分控制器，各個(gè)分控制器根據(jù)收到的所述的指令以及各個(gè)傳感器采集的信息驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的電機(jī)，實(shí)時(shí)、自動(dòng)地完成清潔機(jī)器人各關(guān)節(jié)的相應(yīng)動(dòng)作；所述的控制器(1)由主控制板(10)、控制板A(11)、控制板B(12)和控制板C(13)四塊控制板組成，控制器(1)采用CAN總線與安裝在清潔機(jī)器人本體上各個(gè)關(guān)節(jié)部位的各個(gè)分控制板實(shí)現(xiàn)連接；主控制板(10)接收操作盒(5)下發(fā)的指令并下傳至控制板A(11)、控制板B(12)和控制板C(13)，根據(jù)指令控制板A(11)、控制板B(12)和控制板C(13)控制相應(yīng)的電機(jī)，同時(shí)由各個(gè)關(guān)節(jié)的傳感器采集數(shù)據(jù)回傳至控制板A(11)、控制板B(12)和控制板C(13)，經(jīng)各個(gè)分控制板自行處理后輸出至主控制板(10)，再由主控制板(10)回傳信息至操作盒(5)；所述的各個(gè)分控制板的微控制器U51收到的指令首先傳遞到主控制板(10)，然后主控制板(10)根據(jù)對(duì)所述的指令分解成多個(gè)有序的子指令，子指令通過(guò)CAN總線分發(fā)給各個(gè)分控制板，各個(gè)分控制板根據(jù)收到的所述的指令以及各個(gè)傳感器采集的信息驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的電機(jī)，實(shí)時(shí)、自動(dòng)地完成清潔機(jī)器人各關(guān)節(jié)的相應(yīng)動(dòng)作；所述的傳感器(2)采用CAN總線與安裝在清潔機(jī)器人本體上各個(gè)關(guān)節(jié)部位的各個(gè)分傳感器實(shí)現(xiàn)連接；所述的CAN總線經(jīng)CAN總線驅(qū)動(dòng)電路U13輸出信號(hào)至每個(gè)控制板的微控制器U51，同時(shí)微控制器U51接收傳感器采集的數(shù)據(jù)；微控制器U51根據(jù)接收到的來(lái)自操作盒(5)的指令和采集到的來(lái)自傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合處理，再根據(jù)處理結(jié)果控制清潔機(jī)器人的動(dòng)作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自攀爬清潔機(jī)器人的控制系統(tǒng)，其特征在于每個(gè)控制板由CAN總線驅(qū)動(dòng)電路U13、控制電路U51、地址鎖存器U12、程序存儲(chǔ)器U14、電源電路U52、光耦隔離電路組成，所述的CAN總線驅(qū)動(dòng)電路U13是CAN控制器U51與物理總線的接口，可以提供對(duì)總線的差動(dòng)發(fā)送能力和對(duì)CAN控制器U51的差動(dòng)接收能力，其CAN總線驅(qū)動(dòng)電路U13可以采用PHILIPS的82C250型號(hào)的總線驅(qū)動(dòng)電路實(shí)現(xiàn)；所述的微控制器U51可以選取型號(hào)為P80C592的控制器；所述的地址鎖存器U12可以選取型號(hào)為74LS373的鎖存器；所述的程序存儲(chǔ)器U14可以選取型號(hào)為PCA82C250的存儲(chǔ)器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的自攀爬清潔機(jī)器人的控制系統(tǒng)，其特征在于電源電路U52的電源輸出3端聯(lián)接有看門狗U16的電源輸入2、3端、程序存儲(chǔ)器U14的電源輸入28端、控制器U51的電源輸入2、59、61端、CAN總線驅(qū)動(dòng)U13的電源輸入3端；控制器U51的3、6、22、35、46、55、58、60端接地；地址鎖存器U12的1端接地；程序存儲(chǔ)器U14的14端接地；看門狗U16的1、4端接地；電源模塊U52的2端接地；CAN總線驅(qū)動(dòng)U13的2、8端接地；控制器U51的4、5、24、25、26、29、30、33、56、57端懸空；控制器U51的復(fù)位15端同擴(kuò)展口U50的復(fù)位35端，同看門狗U16的復(fù)位16端聯(lián)接，看門狗U16的9端接一電阻R21與電容C7并聯(lián)接地；控制器U51的外部數(shù)據(jù)寫選通31端同擴(kuò)展口U50的36端，同程序存儲(chǔ)器U14的27端聯(lián)接；控制器U51的44端同程序存儲(chǔ)器U14的22端聯(lián)接，控制器U51的外部數(shù)據(jù)讀選通32端同擴(kuò)展口U50的5端聯(lián)接；程序存儲(chǔ)器U14的20端同看門狗U16的12端聯(lián)接；控制器U51的28端同看門狗U16的11端聯(lián)接，43端同U16的13端聯(lián)接，27端同U16的10端聯(lián)接；控制器U51的47、48、49、50、51、52、53、54端同地址鎖存器U12的18、17、14、13、8、7、4、3端，同擴(kuò)展口U50的雙向數(shù)據(jù)27、28、29、30、31、32、33、34端，同程序存儲(chǔ)器U14的19、18、17、16、15、13、12、11端聯(lián)接；其地址鎖存器U12的地址總線19、16、15、12、9、6、5、2端同程序存儲(chǔ)器U14的地址總線3、4、5、6、7、8、9、10端聯(lián)接；U51的地址36端同擴(kuò)展口U50的地址9端，同程序存儲(chǔ)器U14的地址25端聯(lián)接；U51的地址37端同擴(kuò)展口U50的地址8端，同程序存儲(chǔ)器U14的地址24端聯(lián)接；U51的地址38、39、40、41、42端同程序存儲(chǔ)器U14的地址21、23、2、26、1端聯(lián)接；控制器U51的57端同CAN總線驅(qū)動(dòng)電路U13的4端聯(lián)接，U51的56端同CAN總線驅(qū)動(dòng)電路U13的54端聯(lián)接，U51的23端同CAN總線驅(qū)動(dòng)電路U13的1端聯(lián)接，CAN總線驅(qū)動(dòng)電路U13的4端聯(lián)接，CAN總線驅(qū)動(dòng)電路U13的7、6端聯(lián)接在接線端子J4的1、2端；控制器U51的62、63、64、65、66、67、68、1端接收傳感器傳輸入的數(shù)據(jù)經(jīng)控制處理后輸出數(shù)據(jù)至光耦隔離電路的P57、P56、P55、P54、P53、P52、P51、P50端；U51的16、17、18、19、20、21端接收傳感器傳輸入的數(shù)據(jù)；U51的14、13、12、11、10、9、8、7端輸出數(shù)據(jù)至光耦隔離電路的P47、P46、P45、P44、P43、P42、P41、P40端；擴(kuò)展口U50的4、3、2、1、40、39、38、37端為數(shù)據(jù)輸出至電機(jī)，18～25、14～17、13～10端為接收傳感器數(shù)據(jù)的輸入。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種自攀爬清潔機(jī)器人的控制系統(tǒng)，包括用于控制機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的控制器、用于檢測(cè)機(jī)器人自身狀態(tài)和外界工作環(huán)境的傳感器、用于通訊的無(wú)線數(shù)傳模塊、用于監(jiān)控機(jī)器人工作狀態(tài)和發(fā)送指令的人機(jī)交互的操作盒組成；其中，操縱者的指令由操作盒通過(guò)無(wú)線數(shù)傳模塊發(fā)送給機(jī)器人，機(jī)器人的控制器收到指令后，將此指令分解成多個(gè)有序的子指令，子指令通過(guò)機(jī)器人上的CAN總線分發(fā)到機(jī)器人的各個(gè)分控制器上，各個(gè)分控制器根據(jù)指令以及傳感器提供的信息驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的電機(jī)，自動(dòng)地完成機(jī)器人的攀爬和清洗工作；經(jīng)該控制系統(tǒng)控制的清潔機(jī)器人能夠在曲面或球面高層建筑外墻表面上進(jìn)行攀爬和清洗工作。
文檔編號(hào)B25J5/00GK1554518SQ20031012176
公開(kāi)日2004年12月15日 申請(qǐng)日期2003年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月23日
發(fā)明者劉榮, 張厚祥, 石龍, 李錫江, 衡進(jìn), 宗光華, 劉 榮 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)