一种带有自跟随功能的电力工具的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种带有自跟随功能的电力工具，其包括自跟随车体和设置在工作人员身上的第三蓝牙模块；自跟随车体包括车体、位于车体内的单片机、第一蓝牙模块、第二蓝牙模块、超声波发射电路、超声波接收电路、第一A/D转换器、摄像头、电机驱动模块、电机和与电机连接的车轮；第一蓝牙模块和第二蓝牙模块分别对称设置于车体左右两侧，第三蓝牙模块分别和第一蓝牙模块、第二蓝牙模块无线连接；超声波发射电路和超声波接收电路分别连接单片机；红外避障传感器的输出端接入单片机；摄像头的输出端经第一A/D转换器接入单片机，单片机的驱动输出端经电机驱动模块接电机的输入端。本发明的优点是能自动避障、性能稳定且功耗低。
【专利说明】
一种带有自跟随功能的电力工具
技术领域
[0001]本发明涉及一种带有自跟随功能的电力工具，其属于自动巡检工具领域。
【背景技术】
[0002]随着科技的进步，机器人的发展越来越成熟，经历了从无到有、从低级到高级的过程。由于移动机器人具有移动功能，能够代替人在危险、恶劣的环境下工作，具有广泛的应用领域和较高的商业价值，但目前在电力检修领域，自动化的巡检工具依然很少，特别是对于定期需要巡检的大面积厂区来说，度数的采集和存储仍然采用传统的人工巡逻并记录的方式，不仅不利于信息化的发展，而且也存在数据不准确或者漏掉采集点等诸多问题，特别是数量较大的巡检工区，对工作人员来说数量巨大，极容易丢失数据。另外，设计能够跟随的电力工具，也需要能适应电力系统内部厂区复杂的环境，需要有避障和定位的功能。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题是提供了一种能自动避障、性能稳定，功耗低，控制简单的带有自跟随功能的电力工具。
[0004]本发明采用如下技术方案:
一种带有自跟随功能的电力工具，其包括自跟随车体和设置在工作人员身上的第三蓝牙模块;所述自跟随车体包括车体、位于车体内的单片机、第一蓝牙模块、第二蓝牙模块、超声波发射电路、超声波接收电路、第一 A/D转换器、摄像头、电机驱动模块、电机和车轮;所述第一蓝牙模块和第二蓝牙模块分别对称设置于车体左右两侧，所述第三蓝牙模块分别和第一蓝牙模块、第二蓝牙模块无线连接，所述第一蓝牙模块、第二蓝牙模块分别连接单片机的相应引脚;所述超声波发射电路和超声波接收电路分别连接单片机的相应引脚;所述红外避障传感器的输出端接入单片机的相应引脚;所述摄像头的输出端经第一 A/D转换器接入单片机的相应引脚，所述单片机的驱动输出端经电机驱动模块接电机的输入端，所述车轮固定在电机的输出轴上。
[0005]进一步的，所述单片机的型号为AVRmega8515;所述摄像头的型号为0V7620数字摄像头;所述红外避障传感器的型号为E18-D80NK;所述第一蓝牙模块、第二蓝牙模块和第三蓝牙模块的型号为BLK-MD-SPP;所述A/D转换器的型号为AD7671。
[0006]进一步的，所述第三蓝牙模块和第一蓝牙模块之间通信的距离有设定值，所述第三蓝牙模块和第二蓝牙模块之间通信的距离有设定值，上述两个设定值相等。
[0007]进一步的，所述红外避障传感器分别安装在车体的前、后、左、右面中的一面或几面。
[0008]进一步的，所述电机驱动电路包括PNP型三极管Ql-PNP型三极管Q4、NPN型三极管Q5、NPN型三极管Q6和电阻Rl-电阻R4;所述PNP型三极管Ql-PNP型三极管Q4组成4个桥臂；所述NPN型三极管Q5的集电极经电阻Rl接PNP型三极管Q3的基极，所述NPN型三极管Q5的发射极接PNP型三极管Q2的基极，所述NPN型三极管Q5的基极经电阻R3接单片机的相应输出端；所述NPN型三极管Q6的集电极经电阻R2接PNP型三极管Q1的基极，所述NPN型三极管Q6的发射极接PNP型三极管Q4的基极，所述NPN型三极管Q6的基极经电阻R4接单片机的相应输出端;所述PNP型三极管Q1的集电极和PNP型三极管Q2的集电极之间的节点接入电机的相应输入端，所述PNP型三极管Q3的集电极和PNP型三极管Q4的集电极之间的节点接入电机的相应输入端。
[0009]进一步的，所述超声波发射电路包括第二A/D转换器、时基电路芯片U1、电阻R5、电阻R6、可变电阻Rp、电容C1、电容C2和超声波发射传感器F;所述单片机的输出端接第二A/D 转换器的输入端，所述第二A/D转换器的输出端接时基电路芯片U1的引脚4,所述时基电路芯片U1的引脚8与其引脚4连接，所述时基电路芯片U1的引脚2经依次电阻R5、可变电阻Rp、 电阻R6、声波发射传感器F和电容C2后接入时基电路芯片U1的引脚5,所述时基电路芯片U1 的引脚6经电容C1后接入时基电路芯片U1的引脚1，所述时基电路芯片U1的引脚2和引脚6相连接，所述时基电路芯片U1的引脚3接入可变电阻Rp和电阻R6之间的节点；所述时基电路芯片U1的型号为LM555。
[0010]进一步的，所述超声波接收电路包括D/A转换器、运算放大器YF1、运算放大器YF2、 超声波接收传感器J、电阻R7-电阻R12以及电容C3-电容C5;所述超声波接收传感器J与电阻 R7并联后与电容C3、电阻R8串联，组成串联电路，所述串联电路的一端接入运算放大器YF1 的反向输入端，所述串联电路的另一端接地;所述运算放大器YF1的正向输入端经电容C5接地，所述运算放大器YF1的输出端依次经电容C4和电阻R10后接入运算放大器YF2的反向输入端，所述运算放大器YF2的正向输入端经接运算放大器YF1的正向输入端，所述电阻R12并联在电容C5的两端，所述电阻R9并联在运算放大器YF1的输出端和反向输入端之间，所述电阻R11并联在运算放大器YF2的输出端和反向输入端之间；所述运算放大器YF2的输出端接入D/A转换器的输入端，所述D/A转换器的输出端接入单片机。
[0011]进一步的，所述超声波发射传感器F的型号为TCT40-16-T。[〇〇12]进一步的，所述超声波接收传感器J的型号为TCT40-16-R。[〇〇13]本发明的有益效果如下:本发明中使用第一蓝牙模块、第二蓝牙模块和第三蓝牙模块实现直线跟随和转弯跟随，设置第一蓝牙模块和第三蓝牙模块之间的通信距离，该通信距离应和第二蓝牙模块和第三蓝牙模块之间的通信距离相等，完成直线跟随，一旦放置在工作人员身上的第三蓝牙模块转弯，则根据这两者通信距离的变化判断出向左转或者向右转，如第一蓝牙模块和第三蓝牙模块之间的通信距离长于第二蓝牙模块和第三蓝牙模块之间的通信距离，则说明工作人员已经右转，则单片机控制电机驱动模块驱动电机转动，从而带动车轮右转，完成转弯跟随；如第一蓝牙模块和第三蓝牙模块之间的通信距离短于第二蓝牙模块和第三蓝牙模块之间的通信距离，则说明工作人员已经左转，则单片机控制电机驱动模块驱动电机转动，从而带动车轮左转，完成转弯跟随。
[0014]到达指定地点后自动停驻，通过本发明自带的摄像头，采集需检测设备的度数传回单片机保存或下载。
[0015]通过红外避障传感器，分别设置在车体的不同侧面，可有效避开可能的障碍物，更加方便安全，同时具有测距功能，避免撞到前方的工作人员。
[0016]本发明中的超声波接收电路采用二级放大，解决了一级放大负反馈深度越大，功放增益越小的问题，增强了信号接收能力，能有效控制跟随距离。
[0017]本发明中的电机驱动模块是一个全桥驱动电路，性能稳定，功耗低，控制简单。【附图说明】
[0018]图1为本发明的结构原理框图。
[0019]图2为本发明中电机驱动模块的电路原理图。
[0020]图3为本发明中超声波发射电路的电路原理图图4本发明中超声波接收电路的电路原理图。【具体实施方式】
[0021]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考图1?图4并结合实施例来详细说明本发明。
[0022]如图1?图4所示，本实施例的带有自跟随功能的电力工具，其包括自跟随车体和设置在工作人员身上的第三蓝牙模块;所述自跟随车体包括车体、位于车体内的单片机、第一蓝牙模块、第二蓝牙模块、超声波发射电路、超声波接收电路、第一 A/D转换器、摄像头、电机驱动模块、电机和车轮;所述第一蓝牙模块和第二蓝牙模块分别对称设置于车体左右两侧， 所述第三蓝牙模块分别和第一蓝牙模块、第二蓝牙模块无线连接，所述第一蓝牙模块、第二蓝牙模块分别连接单片机的相应引脚;所述超声波发射电路和超声波接收电路分别连接单片机的相应引脚;所述红外避障传感器的输出端接入单片机的相应引脚;所述摄像头的输出端经第一 A/D转换器接入单片机的相应引脚，所述单片机的驱动输出端经电机驱动模块接电机的输入端，所述车轮固定在电机的输出轴上。[〇〇23]进一步的，所述单片机的型号为AVRmega 8515;所述摄像头的型号为0V7620数字摄像头;所述红外避障传感器的型号为E18-D80NK;所述第一蓝牙模块、第二蓝牙模块和第三蓝牙模块的型号为BLK-MD-SPP;所述A/D转换器的型号为AD7671。[〇〇24]进一步的，所述第三蓝牙模块和第一蓝牙模块之间通信的距离有设定值，所述第三蓝牙模块和第二蓝牙模块之间通信的距离有设定值，上述两个设定值相等。
[0025]进一步的，所述红外避障传感器分别安装在车体的前、后、左、右面中的一面或几面。[〇〇26] 如图2所示，所述电机驱动电路包括PNP型三极管Q1-PNP型三极管Q4、NPN型三极管 Q5、NPN型三极管Q6和电阻R1-电阻R4;所述PNP型三极管Q1-PNP型三极管Q4组成4个桥臂；所述NPN型三极管Q5的集电极经电阻R1接PNP型三极管Q3的基极，所述NPN型三极管Q5的发射极接PNP型三极管Q2的基极，所述NPN型三极管Q5的基极经电阻R3接单片机的相应输出端； 所述NPN型三极管Q6的集电极经电阻R2接PNP型三极管Q1的基极，所述NPN型三极管Q6的发射极接PNP型三极管Q4的基极，所述NPN型三极管Q6的基极经电阻R4接单片机的相应输出端;所述PNP型三极管Q1的集电极和PNP型三极管Q2的集电极之间的节点接入电机的相应输入端，所述PNP型三极管Q3的集电极和PNP型三极管Q4的集电极之间的节点接入电机的相应输入端。[〇〇27] 所述PNP型三极管Q1-PNP型三极管Q4这四个三极管组成4个桥臂，NPN型三极管Q5 控制PNP型三极管Q2和PNP型三极管Q3的导通和断开，NPN型三极管Q6控制PNP型三极管Q1和PNP型三极管Q4的导通和断开;如图2所示，当I管脚为高电平、2管脚为低电平时，PNP型三极管Ql和PNP型三极管Q4导通，PNP型三极管Q2和PNP型三极管Q3截止，电机带动车轮正向转动；当I管脚为低电平、2管脚为高电平时，PNP型三极管Ql和PNP型三极管Q4截止，PNP型三极管Q2和PNP型三极管Q3导通，电机带动车轮反向转动。
[0028]如图3所示，所述超声波发射电路包括第二A/D转换器、时基电路芯片Ul、电阻R5、电阻R6、可变电阻Rp、电容Cl、电容C2和超声波发射传感器F;所述单片机的输出端接第二 A/D转换器的输入端，所述第二 A/D转换器的输出端接时基电路芯片Ul的引脚4，所述时基电路芯片Ul的引脚8与其引脚4连接，所述时基电路芯片Ul的引脚2经依次电阻R5、可变电阻Rp、电阻R6、声波发射传感器F和电容C2后接入时基电路芯片Ul的引脚5，所述时基电路芯片Ul的引脚6经电容Cl后接入时基电路芯片Ul的引脚I，所述时基电路芯片Ul的引脚2和引脚6相连接，所述时基电路芯片Ul的弓I脚3接入可变电阻Rp和电阻R6之间的节点；所述时基电路芯片Ul的型号为LM555。
[0029]如图4所示，所述超声波接收电路包括D/A转换器、运算放大器YFl、运算放大器YF2、超声波接收传感器J、电阻R7-电阻R12以及电容C3-电容C5;所述超声波接收传感器J与电阻R7并联后与电容C3、电阻R8串联，组成串联电路，所述串联电路的一端接入运算放大器YFl的反向输入端，所述串联电路的另一端接地;所述运算放大器YFl的正向输入端经电容C5接地，所述运算放大器YFl的输出端依次经电容C4和电阻RlO后接入运算放大器YF2的反向输入端，所述运算放大器YF2的正向输入端经接运算放大器YFl的正向输入端，所述电阻R12并联在电容C5的两端，所述电阻R9并联在运算放大器YFl的输出端和反向输入端之间，所述电阻Rll并联在运算放大器YF2的输出端和反向输入端之间；所述运算放大器YF2的输出端接入D/A转换器的输入端，所述D/A转换器的输出端接入单片机。
[0030]进一步的，所述超声波发射传感器F的型号为TCT40-16-T。
[0031 ]进一步的，所述超声波接收传感器J的型号为TCT40-16-R。
[0032]以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种带有自跟随功能的电力工具，其特征在于:其包括自跟随车体和设置在工作人 员身上的第三蓝牙模块;所述自跟随车体包括车体、位于车体内的单片机、第一蓝牙模块、 第二蓝牙模块、超声波发射电路、超声波接收电路、第一 A/D转换器、摄像头、电机驱动模块、 电机和车轮;所述第一蓝牙模块和第二蓝牙模块分别对称设置于车体左右两侧，所述第三 蓝牙模块分别和第一蓝牙模块、第二蓝牙模块无线连接，所述第一蓝牙模块、第二蓝牙模块 分别连接单片机的相应引脚;所述超声波发射电路和超声波接收电路分别连接单片机的相 应引脚;所述红外避障传感器的输出端接入单片机的相应引脚;所述摄像头的输出端经第 一 A/D转换器接入单片机的相应引脚，所述单片机的驱动输出端经电机驱动模块接电机的 输入端，所述车轮固定在电机的输出轴上。2.根据权利要求1所述的一种带有自跟随功能的电力工具，其特征在于:所述单片机的 型号为AVRmega 8515;所述摄像头的型号为0V7620数字摄像头;所述红外避障传感器的型 号为E18-D80NK;所述第一蓝牙模块、第二蓝牙模块和第三蓝牙模块的型号为BLK-MD-SPP; 所述A/D转换器的型号为AD7671。3.根据权利要求1所述的一种带有自跟随功能的电力工具，其特征在于:所述第三蓝牙 模块和第一蓝牙模块之间通信的距离有设定值，所述第三蓝牙模块和第二蓝牙模块之间通 信的距离有设定值，上述两个设定值相等。4.根据权利要求1所述的一种带有自跟随功能的电力工具，其特征在于:所述红外避障 传感器分别安装在车体的前、后、左、右面中的一面或几面。5.根据权利要求1所述的一种带有自跟随功能的电力工具，其特征在于:所述电机驱动 电路包括PNP型三极管Q1-PNP型三极管Q4、NPN型三极管Q5、NPN型三极管Q6和电阻R1-电阻 R4;所述PNP型三极管Q1-PNP型三极管Q4组成4个桥臂;所述NPN型三极管Q5的集电极经电阻 R1接PNP型三极管Q3的基极，所述NPN型三极管Q5的发射极接PNP型三极管Q2的基极，所述 NPN型三极管Q5的基极经电阻R3接单片机的相应输出端;所述NPN型三极管Q6的集电极经电 阻R2接PNP型三极管Q1的基极，所述NPN型三极管Q6的发射极接PNP型三极管Q4的基极，所述 NPN型三极管Q6的基极经电阻R4接单片机的相应输出端；所述PNP型三极管Q1的集电极和 PNP型三极管Q2的集电极之间的节点接入电机的相应输入端，所述PNP型三极管Q3的集电极 和PNP型三极管Q4的集电极之间的节点接入电机的相应输入端。6.根据权利要求1所述的一种带有自跟随功能的电力工具，其特征在于:所述超声波发 射电路包括第二A/D转换器、时基电路芯片U1、电阻R5、电阻R6、可变电阻Rp、电容C1、电容C2 和超声波发射传感器F;所述单片机的输出端接第二A/D转换器的输入端，所述第二A/D转换 器的输出端接时基电路芯片U1的引脚4,所述时基电路芯片U1的引脚8与其引脚4连接，所述 时基电路芯片U1的引脚2经依次电阻R5、可变电阻Rp、电阻R6、声波发射传感器F和电容C2后 接入时基电路芯片U1的引脚5，所述时基电路芯片U1的引脚6经电容C1后接入时基电路芯片 U1的引脚1，所述时基电路芯片U1的引脚2和引脚6相连接，所述时基电路芯片U1的引脚3接 入可变电阻Rp和电阻R6之间的节点;所述时基电路芯片U1的型号为LM555。7.根据权利要求1或6所述的一种带有自跟随功能的电力工具，其特征在于:所述超声 波接收电路包括D/A转换器、运算放大器YF1、运算放大器YF2、超声波接收传感器J、电阻R7-电阻R12以及电容C3-电容C5;所述超声波接收传感器J与电阻R7并联后与电容C3、电阻R8串 联，组成串联电路，所述串联电路的一端接入运算放大器YF1的反向输入端，所述串联电路的另一端接地;所述运算放大器YFl的正向输入端经电容C5接地，所述运算放大器YFl的输出端依次经电容C4和电阻RlO后接入运算放大器YF2的反向输入端，所述运算放大器YF2的正向输入端经接运算放大器YFl的正向输入端，所述电阻R12并联在电容C5的两端，所述电阻R9并联在运算放大器YFl的输出端和反向输入端之间，所述电阻Rll并联在运算放大器YF2的输出端和反向输入端之间；所述运算放大器YF2的输出端接入D/A转换器的输入端，所述D/A转换器的输出端接入单片机。8.根据权利要求6所述的一种带有自跟随功能的电力工具，其特征在于:所述超声波发射传感器F的型号为TCT40-16-T。9.根据权利要求7所述的一种带有自跟随功能的电力工具，其特征在于:所述超声波接收传感器J的型号为TCT40-16-R。
【文档编号】G05D1/02GK106094818SQ201610426775
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月16日
【发明人】张永革, 宋曙光, 刘辉, 岳洋, 张云, 郭竞舟, 顾保利, 马利
【申请人】国家电网公司, 国网河北省电力公司检修分公司