專利名稱：一種具有斷電雙自鎖功能的爬壁機器人控制電路的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種機器人控制電路，用于進行爬壁機器人控制，尤其是一種具有斷電雙自鎖功能的爬壁機器人控制電路。
背景技術：
爬壁機器人在石化、核電站、船舶、以及高樓外壁清洗等領域獲得了廣泛的應用與發(fā)展。而爬壁機器人控制電路在爬壁機器人中扮演著“機器人大腦”的角色，主要起到爬壁機器人位置探測，路徑規(guī)劃，運動控制，人機交互等功能。爬壁機器人控制電路隨著人工智能、計算機科學、傳感器技術等的發(fā)展獲得了長足發(fā)展。大負載爬壁機器人控制電路是一種非自主機器人控制電路，機器人采用人工遙控控制，其主要的控制要求是系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，機器人在任何情況下都不能滑落。目前爬壁機器人主要采用磁吸附和真空負壓吸附，解決機器人掉電滑落問題主要是采用設計冗余吸附力，設計安全鎖等。這種方法不但增加了機器人自重，安全鎖也不能掉電自動開啟，并非絕對安全可靠?！ぶ袊鴮＠鸆N 101704241 A公開一種船舶壁面除銹爬壁機器人及其工作方法，該專利涉及一種船舶壁面除銹機器人及其工作方法，其設計了左右安全栓，可以手動鎖定機器人，防止其滑落，但是不能實現(xiàn)掉電自鎖。中國專利CN 101896320 A公開的具有冗余緊急制動電路的工業(yè)機器人，該專利涉及一種具有機器人臂的工業(yè)機器人，可以在緊急制動時使得電動機短接，但是不能實現(xiàn)掉電自鎖?，F(xiàn)有機器人控制電路并沒有針對爬壁機器人掉電滑落問題的設計，本實用新型提出的一種具有斷電雙自鎖功能的爬壁機器人控制電路完成了針對爬壁機器人掉電滑落問題的電路設計，解決了現(xiàn)有技術缺陷。
發(fā)明內容本實用新型的目的是為了解決爬壁機器人掉電滑落的問題，提供一種具有斷電雙自鎖功能的爬壁機器人控制電路，可實現(xiàn)爬壁機器人掉電雙自鎖功能，包括驅動電機鎖止與爬壁機器人履帶鎖止。雙自鎖功能掉電自動進行，無需控制信號，結構簡單，穩(wěn)定可靠。本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是具有斷電雙自鎖功能的爬壁機器人控制電路，包括第一驅動電機、第二驅動電機、第一編碼器、第二編碼器、24V電源、5V電源、第一電機鎖止電路、第二電機鎖止電路、第一電機驅動器、第二電機驅動器、上位機單片機系統(tǒng)、IXD屏、第一無線通訊模塊、第二無線通訊模塊、操作手柄、履帶自鎖電路、履帶鎖止裝置、鎖止彈簧。所述的第一驅動電機尾部安裝第一編碼器，第一編碼器輸出信號與第一電機驅動器encoder端口相連，第一驅動電機經過第一電機鎖止電路與第一電機驅動器相連。所述的第二驅動電機尾部安裝第二編碼器，第二編碼器輸出信號與第二電機驅動器encoder端口相連，第二驅動電機經過第二電機鎖止電路與第二電機驅動器相連。所述上位機單片機系統(tǒng)通過單片機1/0，PWM端口與第一電機驅動器控制信號端口和第二電機驅動器控制信號端口相連，上位機單片機系統(tǒng)與IXD屏連接，其單片機RS232串口模塊通過第一無線通訊模塊和第二無線通訊模塊，與操作手柄無線連接，履帶自鎖電路包含一個電磁鐵，與履帶鎖止裝置相連，履帶鎖止裝置另一側與鎖止彈簧相連。所述第一電機鎖止電路包含第一繼電器線圈、第一繼電器常閉開關、第一繼電器延時閉合開關，第一繼電器線圈與24V電源直接相連，第一繼電器常閉開關與第一驅動電機正接線端和第一驅動電機負接線端相連，第一繼電器延時閉合開關將5V電源與第一電機驅動器EN端口相連。所述第二電機鎖止電路包含第二繼電器線圈、第二繼電器常閉開關、第二繼電器延時閉合開關，第二繼電器線圈與24V電源直接相連，第二繼電器常閉開關與第二驅動電機正接線端和第二驅動電機負接線端相連，第二繼電器延時閉合開關將5V電源與第二電機驅動器EN端口相連。本實用新型的有益效果是本實用新型實現(xiàn)了一種具有斷電自鎖功能的爬壁機器人電路，可以在上電情況下，電機鎖止電路將電機驅動器硬件使能，同時鎖止電路失效，讓電機處于正常工作狀態(tài)，履帶自鎖電路處于失效狀態(tài)，履帶鎖止裝置松開，機器人履帶可自·由運動，操縱者可通過操作手柄控制爬壁機器人運作；掉電情況下，電機鎖止電路將電機兩接線端短接，實現(xiàn)電機鎖止，同時實現(xiàn)電機驅動器硬件不使能，防止突然上電燒毀電機驅動器，履帶自鎖電路處于工作狀態(tài)，爬壁機器人履帶被履帶鎖止裝置鎖止，防止滑落；電路可實現(xiàn)驅動電機鎖止與爬壁機器人履帶鎖止雙自鎖，防止爬壁機器人滑落，雙自鎖功能掉電自動進行，無需控制信號，結構簡單，穩(wěn)定可靠。

圖I是本實用新型的控制電路框圖；圖2是本實用新型的電機鎖止和履帶自鎖電路圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型的具體實施方式
作進一步的說明。如圖I和圖2所示，本實用新型包括第一驅動電機I和第二驅動電機26，輸出軸的另一端分別安裝第一編碼器2和第二編碼器27。第一驅動電機正接線端7和第一驅動電機負接線端8經過第一電機鎖止電路9與第一電機驅動器MOTOR端口 13相連，第一編碼器2將采集的速度信息通過第一編碼器接口 39與第一電機驅動器接口 41，傳達給第一電機驅動器11的encoder端口 15 ;第二驅動電機正接線端30和第二驅動電機負接線端31經過第二電機鎖止電路32與第二電機驅動器MOTOR端口 36相連，第二編碼器27將采集的速度信息通過第二編碼器接口 40與第二電機驅動器接口 42，傳達給第二電機驅動器34的encoder端口 38。上位機單片機系統(tǒng)16通過單片機1/0，PWM端口 17與第一電機驅動器控制信號端口 14、第二電機驅動器控制信號端口 37相連，上位機單片機系統(tǒng)16與LCD屏18連接，其單片機RS232串口模塊19通過第一無線通訊模塊20和第二無線模塊22，與操作手柄21無線連接。履帶自鎖電路23包含一個電磁鐵44，與履帶鎖止裝置24相連，履帶鎖止裝置24另一側與鎖止彈簧25相連，其設計采用繼電器43的常開觸點來控制電磁鐵44的24V電源3供電，繼電器43采用5V電源4供電，這樣的設計使得電路無論是在5V電源4或者24V電源3失效的情況下，都能實現(xiàn)履帶自鎖。[0017]電機鎖止電路部分具體連接如圖2所示，第一驅動電機正接線端7與第一驅動電機負接線端8連接至第一繼電器常閉開關6兩端，第一繼電器延時閉合開關5將5V電源4與第一電機驅動器EN端口 12相連，第一繼電器線圈10與24V電源3直接相連；第二驅動電機正接線端30與第二驅動電機負接線端31連接至第二繼電器常閉開關29兩端，第二繼電器延時閉合開關28將5V電源4與第二電機驅動器EN端口 35相連，第二繼電器線圈33與24V電源3直接相連。其中第一編碼器接口 39和第二編碼器接口 40分別各包含+5V，L_A+，L_A-，L_B+，L_B，GND這六個端口，它們分別與第一電機驅動器接口和第二電機驅動器接口 10，9，8，7,6, 5，I號端口相連，第一驅動電機正接線端7和第一驅動電機負接線端8與第一電機驅動器接口 3，2端口(motor+, motor-)相連；第二驅動電機正接線端30和第二驅動電機負接線端31與第二電機驅動器接口 3，2端口(motor+, motor-)相連。上電情況下，履帶自鎖電路23電磁鐵44工作，克服鎖止彈簧25推力吸合履帶鎖止裝置24，將其與履帶鏈條脫開，實現(xiàn)解鎖。第一電機鎖止電路9中第一繼電器線圈10上電工作，第一繼電器常閉開關6斷開，第一驅動電機正接線端7與第一驅動電機負接線端8不短接，第一驅動電機I處于正常待運作狀態(tài)，此時第一驅動電機正接線端7和第一驅動電機負接線端8與第一電機驅動器MOTOR端口 13相連；同時第一繼電器延時閉合開關5閉·合，5V電源4與第一電機驅動器EN端口 12短接，此時第一電機驅動器11硬件使能；第二電機鎖止電路32中第二繼電器線圈33上電工作，第二繼電器常閉開關29斷開，第二驅動電機正接線端30與第二驅動電機負接線端31不短接，第二驅動電機26處于正常待運作狀態(tài)，此時第二驅動電機正接線端30和第二驅動電機負接線端31與第二電機驅動器MOTOR端口 36相連；同時第二繼電器延時閉合觸點28閉合，5V電源4與第二電機驅動器EN端口35短接，此時第二電機驅動器34硬件使能；上位機單片機系統(tǒng)16通過單片機1/0，PWM端口 17向第一電機驅動器控制信號端口 14、第二電機驅動器控制信號端口 37發(fā)送指令即可驅動電機運作。操作手柄21將操縱者的操作指令通過第二無線通訊模塊22傳輸?shù)谝粺o線通訊模塊20被單片機RS232串口模塊19識別后提供給上位機單片機系統(tǒng)16，單片機接受操作指令后，轉化為電機控制指令，控制電機正反轉與轉速。第一、第二編碼器將電機的轉速信息通過第一、第二編碼器接口反饋給第一、第二電機驅動器，實現(xiàn)電機的速度閉環(huán)。此夕卜，上位機單片機系統(tǒng)16將機器人的運行狀態(tài)顯示在IXD屏18上，提供給操縱者。如果遇到意外突然掉電，此時履帶自鎖電路23掉電，電磁鐵44掉電停止工作，失去吸合力，鎖止彈簧25推動履帶鎖止裝置24卡死履帶鏈條，將履帶鎖止。履帶自鎖電路23采用繼電器43的常開觸點來控制電磁鐵44的24V電源3供電，繼電器43采用5V電源4供電，這樣的設計使得電路無論是在5V電源4或者24V電源3失效的情況下，都能實現(xiàn)履帶自鎖。第一電機鎖止電路9中第一繼電器線圈10掉電停止工作，第一繼電器常閉開關6閉合，第一驅動電機正接線端7與第一驅動電機負接線端8短接，第二電機鎖止電路32中第二繼電器線圈33掉電停止工作，第二繼電器常閉開關29閉合，第二驅動電機正接線端30與第二驅動電機負接線端31短接，第一驅動電機I和第二驅動電機26利用反向電動勢實現(xiàn)掉電鎖止，處于自鎖狀態(tài)；同時第一繼電器延時閉合開關5斷開，5V電源4與第一電機驅動器EN端口 12斷開，第二繼電器延時閉合開關28斷開，5V電源4與第二電機驅動器EN端口 35斷開，此時第一電機驅動器11和第二電機驅動器34硬件不使能，防止突然上電時第一電機驅動器11和第二電機驅動器34輸出端短路，避免第一電機驅動器11和第二電機驅動器34燒毀。該雙自鎖功能掉電自動進行，無需控制信號，結構簡單，穩(wěn)定 可靠。
權利要求1.一種具有斷電雙自鎖功能的爬壁機器人控制電路，包括第一驅動電機(I)、第二驅動電機(26)、第一編碼器(2)、第二編碼器(27)、24V電源(3)、5V電源(4)、第一電機鎖止電路(9)、第二電機鎖止電路(32)、第一電機驅動器(11)、第二電機驅動器(34)、上位機單片機系統(tǒng)(16)、IXD屏(18)、第一無線通訊模塊(20)、第二無線通訊模塊(22)、操作手柄(21)、履帶自鎖電路(23)、履帶鎖止裝置(24)、鎖止彈簧(25)，其特征在于 所述的第一驅動電機(I)尾部安裝第一編碼器(2)，第一編碼器(2)輸出信號與第一電機驅動器encoder端口(15)相連，第一驅動電機(I)經過第一電機鎖止電路(9)與第一電機驅動器(11)相連； 所述的第二驅動電機(26)尾部安裝第二編碼器(27)，第二編碼器(27)輸出信號與第二電機驅動器encoder端口(38)相連，第二驅動電機(26)經過第二電機鎖止電路(32)與第二電機驅動器(34)相連； 所述上位機單片機系統(tǒng)(16)通過單片機1/0，PWM端口(17)與第一電機驅動器控制信號端口(14)和第二電機驅動器控制信號端口(37)相連，上位機單片機系統(tǒng)(16)與LCD屏(18)連接，其單片機RS232串口模塊(19)通過第一無線通訊模塊(20)和第二無線通訊模塊(22)，與操作手柄(21)無線連接，履帶自鎖電路(23)包含一個電磁鐵，與履帶鎖止裝置(24)相連，履帶鎖止裝置(24)另一側與鎖止彈簧(25)相連。
2.根據權利要求I所述的一種具有斷電雙自鎖功能的爬壁機器人控制電路，其特征在于所述第一電機鎖止電路(9)包含第一繼電器線圈(10)、第一繼電器常閉開關(6)、第一繼電器延時閉合開關(5)，第一繼電器線圈(10)與24V電源(3)直接相連，第一繼電器常閉開關(6)與第一驅動電機正接線端(7)和第一驅動電機負接線端(8)相連，第一繼電器延時閉合開關(5)將5V電源⑷與第一電機驅動器EN端口(12)相連。
3.根據權利要求I所述的一種具有斷電雙自鎖功能的爬壁機器人控制電路，其特征在于所述第二電機鎖止電路(32)包含第二繼電器線圈(33)、第二繼電器常閉開關(29)、第二繼電器延時閉合開關(28)，第二繼電器線圈(33)與24V電源(3)直接相連，第二繼電器常閉開關(29)與第二驅動電機正接線端(30)和第二驅動電機負接線端(31)相連，第二繼電器延時閉合開關(28)將5V電源(4)與第二電機驅動器EN端口(35)相連。
專利摘要本實用新型公開了一種具有斷電雙自鎖功能的爬壁機器人控制電路。本實用新型包括第一驅動電機、第二驅動電機、第一編碼器、第二編碼器、24V電源、5V電源、第一電機鎖止電路、第二電機鎖止電路、第一電機驅動器、第二電機驅動器、上位機單片機系統(tǒng)、LCD屏、第一無線通訊模塊、第二無線通訊模塊、操作手柄、履帶自鎖電路、履帶鎖止裝置、鎖止彈簧。本實用新型可實現(xiàn)驅動電機鎖止與爬壁機器人履帶鎖止雙自鎖，防止爬壁機器人滑落，雙自鎖功能掉電自動進行，無需控制信號，結構簡單，穩(wěn)定可靠。
文檔編號B62D57/024GK202703738SQ20122037906
公開日2013年1月30日 申請日期2012年8月1日 優(yōu)先權日2012年8月1日
發(fā)明者黃豪彩, 陳鷹, 冷建興, 俞堅才, 周鑫, 葉延英 申請人:浙江大學