專(zhuān)利名稱：變電站智能巡檢機(jī)器人導(dǎo)航和控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種變電站智能巡檢機(jī)器人導(dǎo)航和控制系統(tǒng)，它適用于輪式移動(dòng)機(jī)器人，尤其應(yīng)用于變電站智能巡檢機(jī)器人。
背景技術(shù)：
隨著無(wú)人值守變電站的推廣發(fā)展，可以代替人工巡檢的變電站巡檢機(jī)器人發(fā)揮了越來(lái)越重要作用。而導(dǎo)航和運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的可靠性對(duì)機(jī)器人能否可靠運(yùn)行起著關(guān)鍵作用。 現(xiàn)有的變電站巡檢機(jī)器人采用PMAC對(duì)電機(jī)進(jìn)行控制，這種方案的優(yōu)勢(shì)是采用了現(xiàn)有成熟技術(shù)，開(kāi)發(fā)周期短，在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)階段具有一定的優(yōu)勢(shì)。但是由于PMAC成本高，應(yīng)用復(fù)雜，系統(tǒng)靈活性差，不利于變電站巡檢機(jī)器人產(chǎn)品的大規(guī)模推廣應(yīng)用。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的就是為解決上述問(wèn)題，提供一種變電站智能巡檢機(jī)器人導(dǎo)航和控制系統(tǒng)，它基于ATMEGU8單片機(jī)，該系統(tǒng)把機(jī)器人導(dǎo)航功能和運(yùn)動(dòng)控制功能融合在一起；該系統(tǒng)還帶有外部鐵電存儲(chǔ)器，可以存儲(chǔ)該系統(tǒng)的狀態(tài)和故障信息，方便分析和解決問(wèn)題。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用了如下技術(shù)方案一種變電站智能巡檢機(jī)器人導(dǎo)航和控制系統(tǒng)，它包括單片機(jī)，單片機(jī)與至少一組電機(jī)驅(qū)動(dòng)器及電機(jī)連接，電機(jī)上設(shè)有編碼器，編碼器與單片機(jī)連接；同時(shí)單片機(jī)還與至少一個(gè)導(dǎo)航傳感器及通信接口和存儲(chǔ)器連接；單片機(jī)通過(guò)串行通訊接口與外部控制端通訊，接收控制端命令，向控制端反饋數(shù)據(jù)；單片機(jī)采集經(jīng)過(guò)隔離的導(dǎo)航傳感器信號(hào)，轉(zhuǎn)換為PWM脈沖信號(hào)發(fā)送給所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，控制電機(jī)運(yùn)動(dòng)以調(diào)整機(jī)器人姿態(tài)。所述通信接口為串行通訊接口。所述存儲(chǔ)器為外部存儲(chǔ)器。本實(shí)用新型的工作方法如下根據(jù)8個(gè)導(dǎo)航傳感器單個(gè)有信號(hào)和相鄰兩個(gè)有信號(hào)，將傳感器狀態(tài)劃分為15種狀態(tài)。為了節(jié)省程序的運(yùn)算時(shí)間，提前根據(jù)每種狀態(tài)時(shí)對(duì)應(yīng)的機(jī)器人姿態(tài)偏差，計(jì)算出每種狀態(tài)時(shí)對(duì)應(yīng)的兩輪速度差值，存儲(chǔ)在一個(gè)數(shù)組里面。這樣， 當(dāng)檢測(cè)到導(dǎo)航傳感器狀態(tài)變化時(shí)，只需要通過(guò)查表就能計(jì)算出兩輪速度。本實(shí)用新型的有益效果是基于通用的ATMEGU8單片機(jī)設(shè)計(jì)，成本低，開(kāi)發(fā)方便。 將導(dǎo)航功能和電機(jī)控制統(tǒng)一設(shè)計(jì)，使用簡(jiǎn)單，降低機(jī)器人設(shè)計(jì)的復(fù)雜程度。將8個(gè)導(dǎo)航傳感器組合為15種狀態(tài)，并預(yù)先計(jì)算機(jī)器人兩輪差速，提高了控制精度和執(zhí)行效率。帶有外部鐵電存儲(chǔ)器，可以記錄系統(tǒng)信息，方便對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控和分析。

圖1是本專(zhuān)利的技術(shù)方案的系統(tǒng)連接圖。圖2是本專(zhuān)利控制軟件流程圖。
3[0012]其中，1、導(dǎo)航傳感器，2、電機(jī)，3、編碼器，4、單片機(jī)，5、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，6、光電隔離單元，7、串行通訊接口，8、外部存儲(chǔ)器。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說(shuō)明。附圖1中，一種變電站智能巡檢機(jī)器人導(dǎo)航和控制系統(tǒng)，它包括單片機(jī)4，單片機(jī)4 與至少一組電機(jī)驅(qū)動(dòng)器5及電機(jī)2連接，電機(jī)2上設(shè)有編碼器3，編碼器3與單片機(jī)4連接； 同時(shí)單片機(jī)4還與至少一個(gè)導(dǎo)航傳感器1及通信接口和存儲(chǔ)器連接。所述單片機(jī)4通過(guò)光電隔離單元6與導(dǎo)航傳感器1連接。所述通信接口為串行通訊接口 7。所述存儲(chǔ)器為外部存儲(chǔ)器8。本實(shí)用新型中，導(dǎo)航傳感器1，用于采集機(jī)器人偏離路徑的垂直距離，可以使用光電傳感器或者磁傳感器。光電隔離單元6，用于將導(dǎo)航傳感器1的信號(hào)降壓，整形和隔離。 單片機(jī)4通過(guò)串行通訊接口 7與外部控制端通訊，接收控制端命令，向控制端反饋數(shù)據(jù)。采集經(jīng)過(guò)隔離的導(dǎo)航傳感器信號(hào)，獲取機(jī)器人行走的姿態(tài)偏差。根據(jù)此偏差信號(hào)計(jì)算出左右兩輪的行走速度，并轉(zhuǎn)換為PWM脈沖信號(hào)發(fā)送給驅(qū)動(dòng)器，控制電機(jī)運(yùn)動(dòng)以達(dá)到調(diào)整機(jī)器人姿態(tài)的目的。采集電機(jī)編碼器3信號(hào)，計(jì)算機(jī)器人速度和行駛的距離。采集該裝置本身的狀態(tài)，如果出現(xiàn)故障，將故障信息連同出現(xiàn)故障的時(shí)間信息一起存儲(chǔ)到外部存儲(chǔ)器中。本專(zhuān)利中單片機(jī)4使用ATMEGU8單片機(jī)。電機(jī)驅(qū)動(dòng)器5，用于接收PWM信號(hào)，控制電機(jī)運(yùn)動(dòng)。編碼器3，用于采集電機(jī)2的轉(zhuǎn)速，以獲取機(jī)器人運(yùn)行速度和行駛的距離。串行通訊接口 7，用于與外部控制端通訊。外部存儲(chǔ)器8，用于存儲(chǔ)該系統(tǒng)的狀態(tài)和故障信息。本專(zhuān)利中使用了 256K的鐵電存儲(chǔ)器，帶有外部時(shí)鐘。在圖2標(biāo)示了該專(zhuān)利中機(jī)器人一次運(yùn)動(dòng)的控制流程，首先機(jī)器人必須先接收到控制端的控制命令，讓機(jī)器人運(yùn)動(dòng)起來(lái)。然后，程序定時(shí)檢測(cè)導(dǎo)航傳感器狀態(tài)，如果傳感器狀態(tài)發(fā)生了變化，則通過(guò)查表獲取該狀態(tài)下對(duì)應(yīng)的兩輪速度差，對(duì)兩輪速度進(jìn)行調(diào)整。如果傳感器狀態(tài)沒(méi)有變化，則保持原先的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。
權(quán)利要求1.一種變電站智能巡檢機(jī)器人導(dǎo)航和控制系統(tǒng)，其特征是，它包括單片機(jī)，單片機(jī)與至少一組電機(jī)驅(qū)動(dòng)器及電機(jī)連接，電機(jī)上設(shè)有編碼器，編碼器與單片機(jī)連接；同時(shí)單片機(jī)還與至少一個(gè)導(dǎo)航傳感器及通信接口和存儲(chǔ)器連接；單片機(jī)通過(guò)串行通訊接口與外部控制端通訊，接收控制端命令，向控制端反饋數(shù)據(jù)；單片機(jī)采集經(jīng)過(guò)隔離的導(dǎo)航傳感器信號(hào)，轉(zhuǎn)換為 PWM脈沖信號(hào)發(fā)送給所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，控制電機(jī)運(yùn)動(dòng)以調(diào)整機(jī)器人姿態(tài)。
2.如權(quán)利要求1所述的變電站智能巡檢機(jī)器人導(dǎo)航和控制系統(tǒng)，其特征是，所述單片機(jī)通過(guò)光電隔離單元與導(dǎo)航傳感器連接。
3.如權(quán)利要求1所述的變電站智能巡檢機(jī)器人導(dǎo)航和控制系統(tǒng)，其特征是，所述通信接口為串行通訊接口。
4.如權(quán)利要求1所述的變電站智能巡檢機(jī)器人導(dǎo)航和控制系統(tǒng)，其特征是，所述存儲(chǔ)器為外部存儲(chǔ)器。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種變電站智能巡檢機(jī)器人導(dǎo)航和控制系統(tǒng)，它包括單片機(jī)，單片機(jī)與至少一組電機(jī)驅(qū)動(dòng)器及電機(jī)連接，電機(jī)上設(shè)有編碼器，編碼器與單片機(jī)連接；同時(shí)單片機(jī)還與至少一個(gè)導(dǎo)航傳感器及通信接口和存儲(chǔ)器連接；單片機(jī)通過(guò)串行通訊接口與外部控制端通訊，接收控制端命令，向控制端反饋數(shù)據(jù)；單片機(jī)采集經(jīng)過(guò)隔離的導(dǎo)航傳感器信號(hào)，轉(zhuǎn)換為PWM脈沖信號(hào)發(fā)送給所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，控制電機(jī)運(yùn)動(dòng)以調(diào)整機(jī)器人姿態(tài)。本實(shí)用新型成本低，開(kāi)發(fā)方便，降低了機(jī)器人設(shè)計(jì)的復(fù)雜程度。通過(guò)預(yù)先計(jì)算機(jī)器人兩輪差速，提高了控制精度和執(zhí)行效率。帶有外部鐵電存儲(chǔ)器，可以記錄系統(tǒng)信息，方便對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控和分析。
文檔編號(hào)G05D3/12GK202205099SQ201120274359
公開(kāi)日2012年4月25日 申請(qǐng)日期2011年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月30日
發(fā)明者付崇光, 孫勇, 欒貽青, 王明瑞, 王飛 申請(qǐng)人:山東魯能智能技術(shù)有限公司