一種清潔機(jī)器人智能控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種清潔機(jī)器人智能控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)由主機(jī)部分，充電座部分和紅外遙控部分三大部件組成。其中主機(jī)部分硬件電路采用MCU作為主控制器，輔助主板及其它外圍電路的多種傳感器融合，并協(xié)調(diào)工作。主板電路主要包括控制模塊、電機(jī)驅(qū)動模塊、傳感器檢測和接收電路、電壓電流檢測和保護(hù)電路、紅外遙控電路等，各模塊在微處理器的控制下，輔助硬件電路和軟件程序，相互協(xié)調(diào)工作，保證清潔機(jī)器人各種功能的實現(xiàn)。
【專利說明】一種清潔機(jī)器人智能控制系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及智能控制系統(tǒng)，尤其涉及一種清潔機(jī)器人智能控制系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]清潔機(jī)器人又稱全自動智能拖掃機(jī)或者智能吸塵器，它的系統(tǒng)設(shè)計涉及機(jī)械學(xué)、電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、自動控制技術(shù)等學(xué)科。在結(jié)構(gòu)、智能控制、傳感器、驅(qū)動、材料等領(lǐng)域不斷進(jìn)步的技術(shù)背景下，服務(wù)類的機(jī)器人開辟了應(yīng)用機(jī)器人的新領(lǐng)域。不論是從學(xué)術(shù)領(lǐng)域還是從國際商業(yè)領(lǐng)域考慮，亦或是從提高全民生活水平和生活質(zhì)量方面考慮，清潔機(jī)器人技術(shù)的研究有著劃時代的意義。
[0003]歐美等發(fā)達(dá)國家對于清潔機(jī)器人領(lǐng)域的研究比較早，東亞對該方面的研究起步較晚，不過近些年來的發(fā)展也很迅猛。國際及國內(nèi)已經(jīng)開發(fā)出適應(yīng)市場的包含多種功能的清潔智能機(jī)器人系列的大家族，比如美國Irobot、Evolut1n,瑞典的伊萊克斯,荷蘭的飛利浦和robotic，韓國三星和LG等世界知名清潔機(jī)器人研發(fā)制造公司設(shè)計生產(chǎn)的機(jī)器人，以及國內(nèi)的KV8清潔機(jī)器人。近些年來，中國很多高校致力于清潔機(jī)器人方面的技術(shù)研究，綜合運用世界科學(xué)【技術(shù)領(lǐng)域】先進(jìn)技術(shù)，實現(xiàn)自動化、智能化。但是，國內(nèi)清潔機(jī)器人系統(tǒng)的研究與開發(fā)才開始不久，其發(fā)展是任重而道遠(yuǎn)。
[0004]目前，以自動化控制、預(yù)測控制、模糊邏輯、傳感器基礎(chǔ)等移動機(jī)器人運動機(jī)構(gòu)和自動控制技術(shù)為基礎(chǔ)，研究融合多種傳感器技術(shù)的具有靈敏快捷、處理可靠的防碰撞功能和智能路徑規(guī)劃是在當(dāng)今社會中設(shè)計具有自動化、人工智能化清潔機(jī)器人的關(guān)鍵。本文在現(xiàn)有機(jī)器人技術(shù)的基礎(chǔ)上，設(shè)計了結(jié)構(gòu)小巧、造型新穎、運動靈活、控制簡單、易于操作的清潔型機(jī)器人。該機(jī)器人在中央控制器的控制下，融合多種傳感器技術(shù)，完成自主移動、自動清潔地面浮塵、智能識別障礙加躲避、智能路徑規(guī)劃等任務(wù)的清潔機(jī)器人。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實用新型旨在設(shè)計一種清潔機(jī)器人智能控制系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)由主機(jī)部分，充電座部分和紅外遙控部分三大部件組成。其中主機(jī)部分硬件電路采用MCU作為主控制器，輔助主板及其它外圍電路的多種傳感器融合，并協(xié)調(diào)工作。主板電路主要包括控制模塊、電機(jī)驅(qū)動模塊、傳感器檢測和接收電路、電壓電流檢測和保護(hù)電路、紅外遙控電路等，各模塊在微處理器的控制下，輔助硬件電路和軟件程序，相互協(xié)調(diào)工作，保證清潔機(jī)器人各種功能的實現(xiàn)。
[0006]一種清潔機(jī)器人智能控制系統(tǒng)，其特征在于，其硬件系統(tǒng)以微處理器為控制中心，控制六個模塊:電源模塊、傳感器模塊、電機(jī)驅(qū)動模塊、蜂鳴器及顯示模塊、電路保護(hù)模塊和紅外遙控模塊，其中:
[0007]電源模塊，電源供電及其保護(hù)電路通過充電電池與微處理器相連；
[0008]傳感器模塊包含碰撞傳感器，灰塵傳感器，下視傳感器和測速傳感器，均與微處理器相連；
[0009]電機(jī)驅(qū)動模塊，電機(jī)通過點擊驅(qū)動電路與微處理器相連。
[0010]智能清潔機(jī)器人以微處理器為控制中心，控制六個模塊，實現(xiàn)五個方面的功能:包括移動系統(tǒng)、清潔系統(tǒng)、蔽障系統(tǒng)、用戶界面、充電系統(tǒng)。
[0011]設(shè)計的智能清潔機(jī)器人主要具有兩種功能:
[0012]功能一是自主簡單清掃模式:機(jī)器人在程序控制下自主選擇合適的路徑(隨機(jī)和局部規(guī)劃)進(jìn)行環(huán)境地面清掃。如果機(jī)器人的灰塵傳感器感知到灰塵較多，它會自動采取類似于扇形或螺旋形清掃路徑，當(dāng)電池電量不足時或達(dá)到預(yù)設(shè)的最低電量時，通過機(jī)器人上方和充電座上紅外傳感器的引導(dǎo)，自主運行到達(dá)充電座進(jìn)行對接充電。當(dāng)機(jī)器人充電完成后會在程序控制下，或者可用遙控器或主機(jī)按鍵使其離開充電座進(jìn)入下一次工作循環(huán)。
[0013]功能二是自主規(guī)劃清掃工作模式:主機(jī)在程序控制下，按原來設(shè)計路徑規(guī)劃程序進(jìn)行地面維護(hù)清掃。當(dāng)清掃完成后，自主回充電座對接充電,充電完成后按預(yù)設(shè)的時間自動離開充電座進(jìn)入下一次工作循環(huán)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是清潔機(jī)器人硬件模塊結(jié)構(gòu)圖。
[0015]圖2是清潔機(jī)器人功能結(jié)構(gòu)圖。
[0016]圖3是清潔機(jī)器人自動控制系統(tǒng)主流程圖。

【具體實施方式】
[0017]清潔機(jī)器人在完成清潔任務(wù)時，需要完成以下幾個任務(wù):(I)根據(jù)傳感器檢測到的信息進(jìn)行處理，并通過微處理器規(guī)劃工作模式；(2)自動檢測樓梯，防止跌落；(3)控制清掃的邊刷電機(jī)和滾刷電機(jī)的工作；(4)控制左右兩個驅(qū)動輪電機(jī)的工作；(5)無線遙控模式操作；(6)檢測電池電量，若電池電量不足則自動返回充電座充電。
[0018]本系統(tǒng)軟件部分分成以下幾個模塊進(jìn)行實現(xiàn):無線遙控模塊，用戶可以通過紅外遙控的方式使機(jī)器人按照人為意愿進(jìn)行清掃工作，方便使用；自動充電模塊，機(jī)器人電池電量不足時運行該子程序，自行尋找充電座，完成充電后繼續(xù)工作；狀態(tài)顯示模塊，在機(jī)器人工作過程中通過指示燈和蜂鳴器實時顯示機(jī)器人的自身目前狀態(tài)；路徑規(guī)劃算法模塊，不同的路徑規(guī)劃算法單獨包裝成一個模塊，方便調(diào)用；防跌落模塊，在機(jī)器人地盤下面不同位置安設(shè)三個防跌落傳感器，多方向防止機(jī)器人跌落。
[0019]清潔機(jī)器人智能控制系統(tǒng)的主程序流程圖如圖3所示。程序初始化模塊主要包括:初始化串口、工作模式、開外部中斷等。用戶可以通過選擇遙控方式或者機(jī)器自動清掃的工作方式。
[0020]對于自主簡單隨機(jī)的清掃模式，機(jī)器人會按照直線行走，遇到障礙后會改變行走方向。該模式主程序為，開機(jī)之后開始自主清掃，初始化各模塊，按人工操作或自動清掃模式進(jìn)行，首先檢測是否電池電量是否過低，如電量低則執(zhí)行自動充電子程序。在自動回充電座子程序中，機(jī)器人利用自動回充電座的紅外傳感器信息的指引，在自動尋找充電座的程序控制下找到充電座，直到對接成功，充電時指示燈顯示正在充電狀態(tài)。充電結(jié)束后，回到主程序，執(zhí)行主程序命令，然后根據(jù)各個傳感器檢測返回的信息采取相應(yīng)的措施和工作方式,根據(jù)路徑規(guī)劃算法行走并進(jìn)行清潔工作。
[0021]對于紅外遙控清掃模式，首先檢測電池電量，如果電池電量低，指示燈顯示電池電量低需要充電，當(dāng)電池充完成時，機(jī)器人根據(jù)遙控器發(fā)出的指令做出相應(yīng)動作。
【權(quán)利要求】
1.一種清潔機(jī)器人智能控制系統(tǒng)，其特征在于，其硬件系統(tǒng)以微處理器為控制中心，控制六個模塊:電源模塊、傳感器模塊、電機(jī)驅(qū)動模塊、蜂鳴器及顯示模塊、電路保護(hù)模塊和紅外遙控模塊，其中: 電源模塊:電源供電及其保護(hù)電路通過充電電池對微處理器供電，并實現(xiàn)保護(hù)； 傳感器模塊:包含碰撞傳感器，灰塵傳感器，下視傳感器和測速傳感器，均與微處理器雙向連接； 電機(jī)驅(qū)動模塊:電機(jī)通過電機(jī)驅(qū)動電路與微處理器相連，其相互均采用雙向連接； 蜂鳴器及顯示模塊、電路保護(hù)模塊和紅外遙控模塊均與微處理器雙向連接。
【文檔編號】B25J9/16GK204036455SQ201420312448
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年6月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月12日
【發(fā)明者】賈曉芬, 趙佰亭, 張邦澤, 楊芝權(quán), 黃賢波 申請人:安徽理工大學(xué)