專利名稱：智能機(jī)器人電氣控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于一種控制裝置，特別是一種管道清掃智能機(jī)器人電氣控制裝置。
背景技術(shù)：
目前，管道清掃機(jī)器人的電氣系統(tǒng)一般是采用控制卡+轉(zhuǎn)接板+電氣板模式。其轉(zhuǎn)接板功能齊全、體積大、價格高，信號接口固定，而且無法與其它電路集成在一起，需單獨(dú)設(shè)計一塊電氣板來集成電源及傳感器等元件。

發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種集成了傳感電路、電源電路、直流電機(jī)起停及換向電路的電氣板的管道清掃智能機(jī)器人電氣控制裝置。 為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型包括電氣板、控制單元和執(zhí)行單元，控制單元包括無線通訊模塊、無線視頻模塊、運(yùn)動控制卡和CCD攝像頭，執(zhí)行單元包括伺服電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)、直流電機(jī)和紅外傳感器，伺服電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)由直流伺服電機(jī)驅(qū)動器+型光電編碼器+直流伺服電機(jī)組成，智能清掃機(jī)器人左右各安裝1套，以構(gòu)成其差動驅(qū)動系統(tǒng)，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)用來執(zhí)行刷頭電機(jī)升降，其特點是電氣板是一塊集成傳感信號采集電路、電源電路、直流電機(jī)控制電路和電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)接口的印制板，同時，電氣板還給無線通訊模塊及無線視頻模塊供電，電源電路由兩部分組成，一部分由DC/DC電源模塊組成，用來給控制卡供電，另一部分由TI電源芯片TPS5410D組成，用來給智能機(jī)器人照明系統(tǒng)供電。 上述傳感信號采集電路包括傾斜信號采集電路，傾斜信號采集電路由左右方向傾
斜計Nl、前后方向傾斜計N2、固態(tài)繼電器Dl、電阻器Rl-R3、電容器Cl-C4構(gòu)成，其中 左右方向傾斜計Nl的第8腳接電源VCC，并通過電容器Cl與電源負(fù)極相連，左右
方向傾斜計Nl的輸出通過電阻器Rl與固態(tài)繼電器Dl的第7腳相接； 前后方向傾斜計N2的第8腳接電源VCC，并通過電容器C2與電源負(fù)極相連，前后
方向傾斜計N2的輸出通過電阻器R2與固態(tài)繼電器Dl的第5腳相接； 固態(tài)繼電器D1的第1、3腳通過電阻器R3與電源VCC相連，固態(tài)繼電器D1的第7、
5腳還分別通過電容器C3和電容器C4與電源負(fù)極相連，固態(tài)繼電器Dl的第2、4腳分別與
控制單元輸出的左右傾斜采集控制信號QXJ1和前后傾斜采集控制信號QXJ2相連接，固態(tài)
繼電器Dl的第6、8腳相連輸出傾斜信號。 上述直流電機(jī)控制電路包括直流電機(jī)起停及換向電路，直流電機(jī)起停及換向電路由起停繼電器K1、換向繼電器K2構(gòu)成，其中 起停繼電器Kl的兩個動觸點13、4相連，并通過自恢復(fù)保險絲與直流電源的正極相接，起停繼電器K1的兩個常閉觸點11、6空置，起停繼電器K1的兩個常開觸點9、8并聯(lián)后與換向繼電器K2的第一動觸點4相連接，起停繼電器K1的的線圈分別與電源正極VCC和控制單元輸出的直流電機(jī)起停信號QTKG相連接；[0011] 換向繼電器K2的第二動觸點13與直流電源的負(fù)極相連，換向繼電器K2的第一常開觸點9與第二常閉觸點6相連，換向繼電器K2的第二常開觸點8與第一常閉觸點11相接，第一常開觸點9和第一常閉觸點11還分別通過連接座XI與直流電機(jī)控制端連接。[0012] 本實用新型的優(yōu)點是采用模塊化、小型化設(shè)計，通用性好，互換性強(qiáng)。并且接插件信號點根據(jù)各功能模塊設(shè)計，集成度高，插拔方便。

圖1為本實用新型原理框圖。 圖2為本實用新型傾斜信號采集電路原理圖。 圖3為本實用新型直流電機(jī)起停及換向電路原理圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。 本實用新型包括電氣板、控制單元和執(zhí)行單元，電氣板是一塊集成傳感信號采集電路、電源電路、直流電機(jī)控制電路和電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)接口的印制板(圖l)，傳感信號采集電路包括傾斜信號采集電路，直流電機(jī)控制電路包括直流電機(jī)起停及換向電路。[0018] 本實用新型的工作原理是智能機(jī)器人小車系統(tǒng)上電后，上位機(jī)(筆記本電腦)先通過無線通訊模塊搜索控制板卡，搜索成功后，便可以通過筆記本電腦上智能機(jī)器人控制軟件遠(yuǎn)程操控機(jī)器人前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、刷頭升降及清掃動作。智能機(jī)器人通過左側(cè)紅外測距傳感器可以實現(xiàn)沿墻行走，通過安裝在電氣板上的傾斜計機(jī)器人可以實現(xiàn)防側(cè)翻及傾倒。通過安裝在機(jī)器人底部的光電開關(guān)，當(dāng)檢測到前面有大于50mm的坑時，機(jī)器人會立即停止前進(jìn)以防掉進(jìn)坑中。筆記本電腦通過采集光電編碼器的讀數(shù)可以測量機(jī)器人行走過的距離；并且通過采集光電編碼器的讀數(shù)可以測量出機(jī)器人轉(zhuǎn)彎角度的大小。[0019] 本實用新型傾斜計信號采集電路工作原理是因所用控制卡只有兩路模擬量輸入口 ，而傳感信號的采集有4路模擬量(兩路紅外傳感信號與兩路傾斜計信號)，故而需要由開關(guān)來對其進(jìn)行切換，本實用新型采用固態(tài)繼電器來實現(xiàn)(圖2)，當(dāng)Dl固態(tài)繼電器2腳傾斜采集信號QXJ1為低電平時，D1固態(tài)繼電器7腳與8腳導(dǎo)通，及AIN1+輸出傾斜計Nl (左右方向)的傾角信號；當(dāng)Dl固態(tài)繼電器4腳傾斜采集信號QXJ2為低電平時，Dl固態(tài)繼電器5腳與6腳導(dǎo)通，及AINl+輸出傾斜計N2(前后方向)的傾角信號；而QXJ1及QXJ2由控制卡的數(shù)字量輸出口控制，在編制控制軟件時QXJ1及QXJ2信號每100ms切換一次。因固態(tài)繼電器無機(jī)械接觸，使用壽命可達(dá)108-1012次，即至少可以切換幾億次，以100ms間隔計算，1億次便可用上347個工作日(1工作日以8小時每天計算)，說明該方案可以滿足使用壽命要求。 直流電機(jī)起停及換向電路工作原理是當(dāng)Kl起停繼電器16腳起停開關(guān)(QTKG)為低電平時，K1起停繼電器閉合，即Kl起停繼電器的13、4腳與8、9腳相連，直流電機(jī)1、2腳加上了24V直流電壓，直流電機(jī)正轉(zhuǎn)；當(dāng)K1起停繼電器16腳起停開關(guān)(QTKG)為高電平時，Kl起停繼電器不動作，即Kl起停繼電器的13、4腳仍與6和11腳相連，直流電機(jī)只有2腳與地相連，1腳懸空，此時直流電機(jī)不轉(zhuǎn)，即控制K1起停繼電器16腳電平的高低就可以實現(xiàn)直流電機(jī)的起停。當(dāng)K2換向繼電器16腳換向開關(guān)(HXKG)為低電平時，K2換向繼電器閉
4合，即K2換向繼電器的4腳與8腳相連、13腳與9腳相連，直流電機(jī)1、2腳加上了 24V直流電壓(與閉合前極性相反)，直流電機(jī)反轉(zhuǎn)；即控制K2換向繼電器16腳電平的高低就可以實現(xiàn)直流電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。而起停開關(guān)信號及換向開關(guān)信號由控制卡的數(shù)字量輸出口控制，控制卡又通過無線設(shè)備與上位機(jī)相連，因而該直流電機(jī)的起停及換向可實現(xiàn)遠(yuǎn)距離無線控制。 本說明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。
權(quán)利要求一種智能機(jī)器人電氣電氣控制裝置，包括電氣板、控制單元和執(zhí)行單元，控制單元包括無線通訊模塊、無線視頻模塊、運(yùn)動控制卡和CCD攝像頭，執(zhí)行單元包括伺服電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)、直流電機(jī)和紅外傳感器，伺服電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)由直流伺服電機(jī)驅(qū)動器+型光電編碼器+直流伺服電機(jī)組成，智能清掃機(jī)器人左右各安裝1套，以構(gòu)成其差動驅(qū)動系統(tǒng)，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)用來執(zhí)行刷頭電機(jī)升降，其特征在于電氣板是一塊集成傳感信號采集電路、電源電路、直流電機(jī)控制電路和電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)接口的印制板，同時，電氣板還給無線通訊模塊及無線視頻模塊供電，電源電路由兩部分組成，一部分由DC/DC電源模塊組成，用來給控制卡供電，另一部分由TI電源芯片TPS5410D組成，用來給智能機(jī)器人照明系統(tǒng)供電。
2. 如權(quán)利要求1所述的智能機(jī)器人電氣電氣控制裝置，其特征在于傳感信號采集電 路包括傾斜信號采集電路，傾斜信號采集電路由左右方向傾斜計N1、前后方向傾斜計N2、 固態(tài)繼電器Dl、電阻器Rl-R3、電容器Cl-C4構(gòu)成，其中左右方向傾斜計N1的第8腳接電源VCC，并通過電容器C1與電源負(fù)極相連，左右方向 傾斜計N1的輸出通過電阻器R1與固態(tài)繼電器D1的第7腳相接；前后方向傾斜計N2的第8腳接電源VCC，并通過電容器C2與電源負(fù)極相連，前后方向 傾斜計N2的輸出通過電阻器R2與固態(tài)繼電器Dl的第5腳相接；固態(tài)繼電器D1的第1、3腳通過電阻器R3與電源VCC相連，固態(tài)繼電器D1的第7、5腳 還分別通過電容器C3和電容器C4與電源負(fù)極相連，固態(tài)繼電器D1的第2、4腳分別與控制 單元輸出的左右傾斜采集控制信號QXJ1和前后傾斜采集控制信號QXJ2相連接，固態(tài)繼電 器Dl的第6、8腳相連輸出傾斜信號。
3. 如權(quán)利要求1所述的智能機(jī)器人電氣電氣控制裝置，其特征在于直流電機(jī)控制電 路包括直流電機(jī)起停及換向電路，直流電機(jī)起停及換向電路由起停繼電器K1、換向繼電器 K2構(gòu)成，其中起停繼電器K1的兩個動觸點13、4相連，并通過自恢復(fù)保險絲與直流電源的正極相接， 起停繼電器K1的兩個常閉觸點11、6空置，起停繼電器K1的兩個常開觸點9、8并聯(lián)后與換 向繼電器K2的第一動觸點4相連接，起停繼電器Kl的的線圈分別與電源正極VCC和控制 單元輸出的直流電機(jī)起停信號QTKG相連接；換向繼電器K2的第二動觸點13與直流電源的負(fù)極相連，換向繼電器K2的第一常開觸 點9與第二常閉觸點6相連，換向繼電器K2的第二常開觸點8與第一常閉觸點11相接，第 一常開觸點9和第一常閉觸點11還分別通過連接座XI與直流電機(jī)控制端連接。
專利摘要本實用新型涉及一種管道清掃智能機(jī)器人電氣控制裝置，包括電氣板、控制單元和執(zhí)行單元，控制單元包括無線通訊模塊、無線視頻模塊、運(yùn)動控制卡和CCD攝像頭，執(zhí)行單元包括伺服電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)、直流電機(jī)和紅外傳感器，伺服電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)由直流伺服電機(jī)驅(qū)動器+型光電編碼器+直流伺服電機(jī)組成，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)用來執(zhí)行刷頭電機(jī)升降，其特點是電氣板是一塊集成傳感信號采集電路、電源電路、直流電機(jī)控制電路和電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)接口的印制板，傳感信號采集電路包括傾斜信號采集電路；直流電機(jī)控制電路包括直流電機(jī)起停及換向電路，本實用新型的優(yōu)點是采用模塊化、小型化設(shè)計，通用性好，互換性強(qiáng)。
文檔編號G05B19/04GK201493851SQ200920227410
公開日2010年6月2日 申請日期2009年8月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月11日
發(fā)明者但春華 申請人:國營紅峰機(jī)械廠