一种茶园采收机器人变速调节装置及其控制方法与流程

本发明涉及汽车机器人技术领域，具体为一种茶园采收机器人变速调节装置及其控制方法。

背景技术：

目前的茶叶生产所使用的采集装置，很多都不再使用传统的手动设备了，替代的是使用了各种新型机械设备或者智能化采摘机器人，其中，茶园采摘机器人在进行自动化作业时，操作人员首先需要根据特定的作业要求，通过调试监控终端，编程给出机器人作业所需的各项操作步骤，随后就可以控制机器人进行自动加工作业。例如：机器人进行采摘茶叶时，操作人员通过手持示教器示教出茶园的采摘路径，然后启动采摘命令沿采摘路径进行自动采摘功能。操作人员示教机器人的采摘轨迹时，除了指定该采摘轨迹的目标位置外，还需指定轨迹的运行速度，所设定的速度值为轨迹运行时期望的最大速度。轨迹示教完成之后，操作人员经常会根据茶园现场工况需要，以不同的速度执行示教轨迹，这就要求可以实时调节轨迹的运行速度，以适应不同的工况要求。

所以，如何设计一种茶园采收机器人变速调节装置及其控制方法，成为我们当前要解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种茶园采收机器人变速调节装置及其控制方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种茶园采收机器人变速调节装置，包括调速箱以及与所述调速箱电性相连的驱动电机，所述调速箱的内部设有单片机以及pwm发生电路，所述单片机通过无线网络连接有移动客户端，所述单片机与所述pwm发生电路之间双向连接，所述pwm发生电路的输出端连接有驱动电路，所述驱动电路以及单片机均电性连接至所述驱动电机，所述驱动电机连接有速度采集电路，所述速度采集电路将驱动电机的转速反馈至所述单片机中；所述速度采集电路为霍尔传感器，所述pwm发生电路输出pwm波形；

所述驱动电路使用h桥驱动电路，当pwm1为低电平,通过对pwm2输出占空比不同的矩形波使三极管q1、q6同时导通，当pwm2为高电平,通过对pwm2输出占空比不同的矩形波使三极管q2、q5同时导通，从而实现驱动电机反向转动以及转速的控制。

进一步的，所述单片机通过电源模块进行供电，所述电源模块包括有一电源电路，其采用78系列芯片产生+5v、+15v电压。

进一步的，所述单片机采用stc89c52rc芯片。

本发明还提供一种茶园采收机器人变速调节装置的控制方法，包括以下步骤：

1)通过移动客户端输入控制命令，设定初始速度v0；

2)接收到信号的单片机，控制驱动电机进行运转；

3)单片机接收速度采集电路检测的驱动电机的实时运转速度v1并且通过显示器进行显示；

4)通过单片机计算值δv＝v1-v0，如果δv偏小，pwm发生电路输出占空比即正负脉宽比更大的pwm信号，使电机的转速增加，直至调速后的当前实际转速v1与设定初始速度v0之间的误差为0；

如果δv偏大，pwm发生电路输出占空比即正负脉宽比更小的pwm信号，使电机的转速降低，直至调速后的当前实际转速v1与设定初始速度v0之间的误差为0。

5)当调速后的实时运转速度v1与设定初始速度v0之间的误差范围为0，调速完毕。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：该种茶园采收机器人变速调节装置及其控制方法，采用pwm脉冲方式驱动电机，可通过移动客户端对初始速度进行设定，利用霍尔传感器测量驱动电机的实时速度，并在显示器实时显示驱动电机的转速值，通过单片机计算实时速度与预设的初始速度之间的偏差，并且通过pwm发生电路产生不同的pwm信号改变电机的转速，使驱动电机的速度减低阶越性或跳跃性的变化，达到稳定的调速的目的。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明的控制系统原理图；

图3是本发明的h桥驱动电路图；

图中1-调速箱；2-驱动电机；3-移动客户端；4-显示器；5-电源模块；6-pwm发生电路；7-驱动电路；8-速度采集电路；9-单片机。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“端部”、“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置/开设有”、“连接”、等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：

一种茶园采收机器人变速调节装置，包括调速箱1以及与所述调速箱1电性相连的驱动电机2，所述调速箱1的内部设有单片机9以及pwm发生电路6，所述单片机9通过无线网络连接有移动客户端3，所述单片机9与所述pwm发生电路6之间双向连接，所述pwm发生电路6的输出端连接有驱动电路7，所述驱动电路7以及单片机9均电性连接至所述驱动电机2，所述驱动电机2连接有速度采集电路8，所述速度采集电路8将驱动电机2的转速反馈至所述单片机9中；所述速度采集电路8为霍尔传感器，所述pwm发生电路6输出pwm波形，采用霍尔传感器进行速度采集，其工作原理为，霍尔开关集成电路中的信号放大器将霍尔元件产生的幅值随磁场强度变化的霍尔电压uh放大后再经信号变换器、驱动器进行整形、放大后输出幅值相等、频率变化的方波信号。信号输出端每输出一个周期的方波，代表转过了一个齿。单位时间内输出的脉冲数n，因此可求出单位时间内的速度v＝nt。

所述驱动电路7使用h桥驱动电路，当pwm1为低电平,通过对pwm2输出占空比不同的矩形波使三极管q1、q6同时导通，当pwm2为高电平,通过对pwm2输出占空比不同的矩形波使三极管q2、q5同时导通，从而实现驱动电机反2向转动以及转速的控制，驱动电机控制使用h桥驱动电路(图3)，当pwm1为低电平,通过对pwm2输出占空比不同的矩形波使三极管q1、q6同时导通，从而实现驱动电机正向转动以及转速的控制；同理，当pwm2为高电平,通过对pwm2输出占空比不同的矩形波使三极管q2、q5同时导通，从而实现电机反向转动以及转速的控制。

更具体而言，所述单片机9通过电源模块5进行供电，所述电源模块5包括有一电源电路，其采用78系列芯片产生+5v、+15v电压。

更具体而言，所述单片机9采用stc89c52rc芯片。

本发明还提供一种茶园采收机器人变速调节装置的控制方法，包括以下步骤：

1)通过移动客户端输入控制命令，设定初始速度v0；

2)接收到信号的单片机，控制驱动电机进行运转；

3)单片机接收速度采集电路检测的驱动电机的实时运转速度v1并且通过显示器进行显示；

4)通过单片机计算值δv＝v1-v0，如果δv偏小，pwm发生电路输出占空比即正负脉宽比更大的pwm信号，使电机的转速增加，直至调速后的当前实际转速v1与设定初始速度v0之间的误差为0；

如果δv偏大，pwm发生电路输出占空比即正负脉宽比更小的pwm信号，使电机的转速降低，直至调速后的当前实际转速v1与设定初始速度v0之间的误差为0。

5)当调速后的实时运转速度v1与设定初始速度v0之间的误差范围为0，调速完毕。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。