专利名称：一种500kV分裂导线涂装机器人控制单元的制作方法
技术领域：
本实用新型属于机器人控制技术领域，特别涉及ー种500kV分裂导线涂装机器人控制单元。
背景技术：
目前在输电线路上喷涂憎水性的防覆冰涂料是ー种防止输电线路覆冰的非常有效措施，其无需附加能量，有助于限制冰灾。目前主要采用人工刷涂的方法在输电线路上覆盖防覆冰涂料，但是这种方式既不安全，效果又不明显。这就急需ー种可以用于高压架空输电线路的防覆冰涂料喷涂机器人来进行此项工作。而对于500kV输电线路，分裂导线结构复杂，因此对于机器人的设计，控制単元尤为重要，控制单元的可靠性及稳定性将直接影响机器人的工作效率。 发明内容本实用新型的目的是提供一种可远程遥控的可用于500kV分裂导线涂装机器人的控制单元。本实用新型通过以下技术方案来实现该控制単元包括电池电源模块、单片微处理器小型嵌入式系统、外围工作器件以及上位机；各部分的连接关系为单片微处理器小型嵌入式系统的输出接ロ分别与图像采集模块、继电器组有源滤波器、无线数据传输模块的输入端连接，无线数据传输模块、霍尔测速模块的输出端分别与单片微处理器小型嵌入式系统的输入接ロ连接，电池电压检测装置的输出端通过A/D转换模块与单片微处理器小型嵌入式系统的输入接ロ连接；图像采集模块的输出端与无线图像传输模块连接；上位机由ATmegal68单片机、液晶屏、矩阵键盘、无线数据传输模块、无线图像接收模块组成；ATmegal68单片机分别与其余各部件连接；继电器组有源滤波器的输出端与外围工作器件连接，霍尔测速模块与外围工作器件连接；电池电源模块分别与所述的各个部件连接。采用外部电池为电路板供电，24V电源经滤波电容滤去高低频谐波后，由稳压芯片相继稳压至12V、6V和5V。12V电源供外部液泵、滑台电机等设备，6V电源为调速用有源滤波电路提供參考电压，5V电源为主要芯片供电。所述单片机微处理器小型嵌入式系统采用ATmega644单片机，其最小系统电路包括复位电路、ISP下载线接ロ电路、232串ロ电平转换电路和TWI通信接ロ电路。所述外围工作器件为电机和泵。所述上位机中无线数据传输模块和无线图像接收模块采用相互独立的无线模块，以提高信号传输速度。上位机与单片微处理器小型嵌入式系统之间的控制指令和信息的无线传输采用ZIGBEE协议，传输速度和可靠性均较高。该单元利用ATmega644单片机发出占空比可调的PWM波形，经过由集成运放组成的ニ阶有源滤波电路转化为直流电压信号，由直流电压信号控制电机的转速。改变PWM波形的占空比即可调节电机转速大小。控制指令、数据的传输与图像信号的传输采用相互独立的无线模块。本实用新型的有益效果为由于此控制单元拥有可远程遥控的上位机，操作人员可不必靠近电カ线路，而安装于机器人上的摄像头可通过无线传输模块，实时将图像信号传递到上位机上，方便操作人员直接观察机器人的运行情况和电力线路的情況。远程控制精确；控制电路简洁，效率闻。
图I是所述控制单元的结构框图。图2是测速模块的电路原理图。图3是调速模块的电路原通图。图4是电源模块的电路原理图。
具体实施方式
本实用新型提供了ー种500kV分裂导线涂装机器人控制单元，
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型做进ー步说明。如图I所示为整个系统各模块的结构图。该包括电池电源模块、单片微处理器小型嵌入式系统、外围工作器件以及上位机。各部分的连接关系为单片微处理器小型嵌入式系统的输出接ロ分别与图像采集模块、继电器组有源滤波器、无线数据传输模块的输入端连接，无线数据传输模块、霍尔测速模块的输出端分别与单片微处理器小型嵌入式系统的输入接ロ连接，电池电压检测装置的输出端通过A/D转换模块与单片微处理器小型嵌入式系统的输入接ロ连接；图像采集模块的输出端与无线图像传输模块连接。所述单片机微处理器小型嵌入式系统采用ATmega644单片机，该单片机是ATMEL公司生产的8位精简指令集单片机，其最小系统电路包括复位电路、ISP下载线接ロ电路、232串ロ电平转换电路和TWI通信接ロ电路。继电器组有源滤波器的输出端与主要为电机和泵的外围工作器件连接，霍尔测速模块与外围工作器件连接。由于单片机的驱动能力有限，在此驱动信号经过ULN2003放大后，驱动继电器，通过继电器的动作来控制电机等的正反转与刹车。电机的调速采用电压调速方式，由单片机发出PWM波形，经LM258组成的有源滤波器滤波后，转变为直流电压信号，通过调节PWM波的占空比来实现电机的调速。同时为了精确控制电机的转速，要实时采集电机的转速以实现闭环控制。电机速度信号的采集采用霍尔测速方式检测，测速元件返回的脉冲信号经LM393组成的电压比较器校正后，送入单片机进行测速。具体的测速和调速电路如图2和图3所示。采用外部电池为电路板供电，24V电源经滤波电容滤去高低频谐波后，由稳压芯片相继稳压至12V、6V和5V。12V电源供外部液泵、滑台电机等设备，6V电源为调速用有源滤波电路提供參考电压，5V电源为主要芯片供电。电池电源电压经分压后，再经即A/D转换将模拟信号转换为数字信号，直接送入单片机，由此可实时监控电池电压，保证系统得到稳定可靠的供电以正常工作。电源模块的电路原理如图4所示。上位机由ATmegal68单片机、液晶屏、矩阵键盘、无线数据传输模块、无线图像接收模块组成；ATmegal68单片机分别与其余各部件连接。所述上位机中无线数据传输模块和无线图像接收模块采用相互独立的无线模块，以提高信号传输速度。上位机与单片微处理器小型嵌入式系统之间的控制指令和信息的无线传输采用ZIGBEE协议，通过单片机上的异步串行ロ将信号发送至无线数据传输模块，经ZIGBEE通信协议发送至上位机的无线数据传输模块，以此实现通信，传输速度和可靠性均较高。权利要求1.ー种500kV分裂导线涂装机器人控制单元，其特征在于包括电池电源模块、单片微处理器小型嵌入式系统、外围工作器件以及上位机； 各部分的连接关系为 单片微处理器小型嵌入式系统的输出接ロ分别与图像采集模块、继电器组有源滤波器、无线数据传输模块的输入端连接，无线数据传输模块、霍尔测速模块的输出端分别与单片微处理器小型嵌入式系统的输入接ロ连接，电池电压检测装置的输出端通过A/D转换模块与单片微处理器小型嵌入式系统的输入接ロ连接； 图像采集模块的输出端与无线图像传输模块连接； 上位机由ATmegal68单片机、液晶屏、矩阵键盘、无线数据传输模块、无线图像接收模块组成；ATmegal68单片机分别与其余各部件连接； 继电器组有源滤波器的输出端与外围工作器件连接，霍尔测速模块与外围工作器件连接； 电池电源模块分别与所述的各个部件连接。
2.根据权利要求I所述的ー种500kV分裂导线涂装机器人控制单元，其特征在于所述电池电源模块的输出电压分为12V、6V和5V。
3.根据权利要求I所述的ー种500kV分裂导线涂装机器人控制单元，其特征在于所述单片机微处理器小型嵌入式系统采用ATmega644单片机，其最小系统电路包括复位电路、ISP下载线接ロ电路、232串ロ电平转换电路和TWI通信接ロ电路。
4.根据权利要求I所述的ー种500kV分裂导线涂装机器人控制单元，其特征在于所述外围工作器件为电机和泵。
5.根据权利要求I所述的ー种500kV分裂导线涂装机器人控制单元，其特征在于所述上位机中无线数据传输模块和无线图像接收模块采用相互独立的无线模块。
专利摘要本实用新型属于机器人控制技术领域，特别涉及一种500kV分裂导线涂装机器人控制单元。单片微处理器小型嵌入式系统的输出接口分别与图像采集模块、继电器组有源滤波器、无线数据传输模块的输入端连接，无线数据传输模块、霍尔测速模块的输出端分别与单片微处理器小型嵌入式系统的输入接口连接，电池电压检测装置通过A/D转换模块与单片微处理器小型嵌入式系统的输入接口连接；图像采集模块与无线图像传输模块连接；上位机由ATmega168单片机、液晶屏、矩阵键盘、无线数据接收模块、无线图像接收模块组成；继电器组有源滤波器和霍尔测速模块与外围工作器件连接。本实用新型可实现机器人的远程精确控制；控制电路简洁，效率高。
文档编号G05B19/042GK202433720SQ201120256118
公开日2012年9月12日 申请日期2011年7月19日 优先权日2011年7月19日
发明者刘骁, 孙淑艳, 李卫国, 李旭彦, 王民富, 董宏伟, 贾鹏飞, 陈攀峰, 陈艳 申请人:华北电力大学