微型无缆游动机器人的转向控制系统的制作方法
【专利说明】
【技术领域】
[0001]本发明涉及微型机器人的技术领域，特别是涉及一种无缆游动机器人的转向控制系统。
【【背景技术】】
[0002]微型游动机器人是目前世界范围内的一个研究热点，各研究机构组织从多个不同的驱动原理角度进行研究，已有很大的发展。日本名古屋大学科研人员设计了一种可在血管中游动的机器人，利用超磁致伸缩双曲片作为机器人的尾鳍，对超磁致伸缩双曲片进行磁场能量的变换，可以控制机器人在液体中进行游动，这种游动机器人没有电缆线，属于无缆控制。但这只是一种功能单一的机器人结构，还没有完善的转向系统，实用价值不高，仍需要对包括转向调整在内的控制系统进行开发设计。
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【发明内容】
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[0003]本发明的目的就是解决现有采用超磁致伸缩双曲片作为尾鳍的无缆游动机器人换向控制性能低的问题，提出一种微型无缆游动机器人的转向控制系统，能够使游动机器人的转向得到灵活控制，机器人的整体控制性能稳定，具有实用性。
[0004]为实现上述目的，本发明提出了一种微型无缆游动机器人的转向控制系统，包括位于机器人机身两侧并与机身铰连接的侧鳍、驱动侧鳍的压电陶瓷堆叠、位于侧鳍上的微型压力传感器、位于侧鳍与机身铰接处的微型光电编码器、位于机身内部的单片机控制器和内部射频收发器，还包括独立于机身外部的外部射频收发器、单片机主控器和轨迹记录器；所述单片机控制器、内部射频收发器、驱动电源、压电陶瓷堆叠依次导线连接，所述单片机控制器还分别与微型压力传感器、光电编码器导线连接，所述外部射频收发器、单片机主控器和轨迹记录器依次导线连接；所述外部射频收发器和所述内部射频收发器通过无线信号连接。
[0005]作为优选，所述压力传感器可为应变片，所述应变片粘贴在所述侧鳍的表面，通过对侧鳍受液体的冲击弯折程度的检测，可以计算出液体与机器人之间的相对速度。
[0006]微型机器人在一些特定的管路(如人体血管)中进行游动时，复杂的管路结构会使机器人的导向操作困难，但是这些管路是有相对稳定的结构形状的，所以可以对初次进入的管路中机器人的运动轨迹进行跟踪，方便后续的操作；诸如人体中血液等可视度较低的液体，通过摄像装置对机器人进行轨迹记录可行性不高，为解决这一问题，本发明所采用的技术方案是通过与单片机主控器相连的轨迹记录器进行机器人的轨迹记录，具体是通过单片机主控器收集机身两侧的侧鳍位姿信号即光电编码器信号和机身相对运动速度信号即微型压力传感器信号，导入到轨迹记录器进行计算，便可以得知机器人在管路中的运动轨迹。
[0007]本发明的有益效果:本发明通过将微型游动机器人的机身两侧设置侧鳍，设置传感器进行信号采集和换算，并通过分别位于机身内外的射频收发器进行信号传输，使机身的转向得到灵活控制，通过对机器人的轨迹进行记录，可以使后续二次行驶相同管路的转向控制操作更加灵活简便。
[0008]本发明的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。
【【附图说明】】
[0009]图1是本发明微型无缆游动机器人的转向控制系统的结构框图；
[0010]图2是本发明中涉及的微型无缆游动机器人转向部分结构的示意图。
[0011]图中:1-压电陶瓷堆叠、2-光电编码器、3-侧鳍、4-压力传感器。
【【具体实施方式】】
[0012]参阅图1和图2，本发明微型无缆游动机器人的转向控制系统，包括位于机器人机身5两侧并与机身5铰连接的侧鳍3、驱动侧鳍3的压电陶瓷堆叠1、位于侧鳍3上的微型压力传感器4、位于侧鳍3与机身5铰接处的微型光电编码器2、位于机身5内部的单片机控制器和内部射频收发器，还包括独立于机身5外部的外部射频收发器、单片机主控器和轨迹记录器；所述单片机控制器、内部射频收发器、驱动电源、压电陶瓷堆叠I依次导线连接，所述单片机控制器还分别与微型压力传感器4、光电编码器2导线连接，所述外部射频收发器、单片机主控器和轨迹记录器依次导线连接；所述外部射频收发器和所述内部射频收发器通过无线信号连接。
[0013]所述压力传感器4可为应变片，所述应变片粘贴在所述侧鳍3的表面，通过对侧鳍3受液体的冲击弯折程度的检测，可以计算出液体与机器人之间的相对速度。
[0014]微型机器人在一些特定的管路(如人体血管)中进行游动时，复杂的管路结构会使机器人的导向操作困难，但是这些管路是有相对稳定的结构形状的，所以可以对初次进入的管路中机器人的运动轨迹进行跟踪，方便后续的操作；诸如人体中血液等可视度较低的液体，通过摄像装置对机器人进行轨迹记录可行性不高，为解决这一问题，本发明所采用的技术方案是通过与单片机主控器相连的轨迹记录器进行机器人的轨迹记录，具体是通过单片机主控器收集机身5两侧的侧鳍3位姿信号即光电编码器2信号和机身5相对运动速度信号即微型压力传感器4信号，导入到轨迹记录器进行计算，便可以得知机器人在管路中的运动轨迹。
[0015]本发明工作过程:
[0016]本发明微型无缆游动机器人的转向控制系统在工作过程中，内部射频收发器和外部射频收发器之间的无线信号连接是外部控制部分和机器人内部控制部分唯一的连接渠道；单片机主控器通过外部射频收发器和内部射频收发器将驱动信号传递到驱动电源，驱动电源控制相应一侧的压电陶瓷堆叠I进行伸缩，从而调整侧鳍3转动调整位姿，通过改变侧鳍3伸出机身5的面积来改变受力，从而发生转向运动；侧鳍3的转动角度通过微型的光电编码器2记录并输送到单片机控制器，同样地，侧鳍3受液体阻力产生的变形大小通过微型压力传感器传递到单片机控制器，单片机控制器将上述信号通过内部射频收发器、外部射频收发器传递到单片机主控器，后经轨迹记录器计算机身5的行进速度和侧鳍3的位姿角度，可以得到机器人的运动轨迹，方便后续二次进入该通道时对机器人进行转向调控。
[0017]本发明，通过将微型游动机器人的机身两侧设置侧鳍，设置传感器进行信号采集和换算，并通过分别位于机身内外的射频收发器进行信号传输，使机身的转向得到灵活控制，通过对机器人的轨迹进行记录，可以使后续二次行驶相同管路的转向控制操作更加灵活简便。
[0018]上述实施例是对本发明的说明，不是对本发明的限定，任何对本发明简单变换后的方案均属于本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种微型无缆游动机器人的转向控制系统，其特征在于:包括位于机器人机身(5)两侧并与机身(5)铰连接的侧鳍(3)、驱动侧鳍(3)的压电陶瓷堆叠(I)、位于侧鳍(3)上的微型压力传感器(4)、位于侧鳍(3)与机身(5)铰接处的微型光电编码器(2)、位于机身(5)内部的单片机控制器和内部射频收发器，还包括独立于机身(5)外部的外部射频收发器、单片机主控器和轨迹记录器；所述单片机控制器、内部射频收发器、驱动电源、压电陶瓷堆叠(I)依次导线连接，所述单片机控制器还分别与微型压力传感器(4)、光电编码器(2)导线连接，所述外部射频收发器、单片机主控器和轨迹记录器依次导线连接；所述外部射频收发器和所述内部射频收发器通过无线信号连接。2.如权利要求1所述的微型无缆游动机器人的转向控制系统，其特征在于:所述压力传感器(4)可为应变片，所述应变片粘贴在所述侧鳍(3)的表面，对侧鳍(3)受液体的冲击弯折程度的检测。
【专利摘要】本发明公开了一种微型无缆游动机器人的转向控制系统，包括位于机器人机身两侧并与机身铰连接的侧鳍、驱动侧鳍的压电陶瓷堆叠、位于侧鳍上的微型压力传感器、位于侧鳍与机身铰接处的微型光电编码器、位于机身内部的单片机控制器和内部射频收发器，还包括独立于机身外部的外部射频收发器、单片机主控器和轨迹记录器；单片机控制器、内部射频收发器、驱动电源、压电陶瓷堆叠依次导线连接，单片机控制器还分别与微型压力传感器、光电编码器导线连接，外部射频收发器、单片机主控器和轨迹记录器依次导线连接；外部射频收发器和内部射频收发器通过无线信号连接。本发明能够使游动机器人的转向得到灵活控制，机器人的整体控制性能稳定，具有实用性。
【IPC分类】G05D1/02
【公开号】CN105045261
【申请号】CN201510345830
【发明人】缪雪峰
【申请人】缪雪峰
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2015年6月19日