专利名称：风管清洗机器人控制系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种空调风管清洗机器人的控制系统。
背景技术：
目前，风管清洗机器人的操作系统是采用模拟信号控制，这使得控制系统对机器人动作的控制不能很准确，它的显示器和存储器分别为外接的电视机和录象机，非常笨拙，不但使用不方便，而且不便于移动。
实用新型内容本实用新型提供一种风管清洗机器人控制系统，它是利用PC对清洗机器人进行数字控制，并且体积小，携带方便。
本实用新型采用的技术方案为包括控制台计算机，与该控制台计算机连接的小车控制器，其特征为该控制台计算机与显示单元、控制按钮、手持操作器和除尘器连接；小车控制器与电机、传感器、射像头和车灯连接。
所述控制台计算机包括一个CPU模块、硬盘和电源模块，该控制计算机与串口、I/O模块、AD/DA模块、A/D模块、图象采集卡、VGA-TV信号转换卡、视频分割卡、液晶显示屏和计算机外设接口连接。
所述I/O模块有两个，其中一个与驱动放大电路和继电器串联，另一个分别与分别与串联在一起的驱动放大电路、LED显示灯和去抖电路、控制按钮连接；AD/DA模块与滤波放大电路串联，AD模块与滤波放大电路串联，滤波放大电路并联前后运动电位计与左右运动电位计。
所述小车控制器包括一个下位单片机，与该下位单片机连接的电源模块和通讯单元，该下位单片机与存储器、驱动放大电路、继电器输出串联，该继电器分别连接射像头、车灯、清洁头电机、机械臂电机；该下位单片机还与D/A转换、电机驱动器、驱动电机串联；该下位单片机还与缓冲器、计数器、滤波电路、插分输入、码盘串联。
该控制按钮分为操作台控制按钮和手持操作器控制按钮，该两种控制按钮通过切换按钮与控制台计算机连接。
由于采用数字控制，机器人移动的位置可以控制得更加准确，由于采用硬盘存储，使存储量加大，PC还可以通过网络进行连网观察，本实用新型将控制的数字化和信息化很好的结合了在一起。
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型做进一步详细说明
图1为本实用新型控制系统框图图2为本实用新型控制台框图图3为本实用新型小车控制器框图图4为本实用新型双路控制结构图具体实施方式
如
图1所示的风管清洗机器人控制系统，包括控制台计算机1，与该控制台计算机1连接的小车控制器2，该控制台计算机1与显示单元3、控制按钮4、手持操作器5和除尘器6连接；小车控制器2与电机7、传感器8、摄像头9和车灯10连接。
控制台计算机1通过I/O模块15和AD/DA模块16可以监测控制按钮4与手持操作器5的状态，将控制按钮4与插槽的动作转换相应的控制命令，通过串口14发送给小车控制器2，对小车进行控制。小车控制器2接收到命令后，通过设备控制板，向车灯10、摄像头9、电机7驱动器等设备发出控制信号，控制这些设备的停和小车的无能无力。下位单片机29通过传感器8信号采集单元采集码盘41等传感器信号，根据传感器反馈信号对小车运动进行修正，并将码盘41信息通过串口14发送给控制台计算机1，控制台计算机1根据接收到的码盘41信息对小车的运行状况进行监控，并将小车状态信息通过图像采集卡18和信号转换卡19显示在液晶显示屏21上，安装在小车上的摄像头9的视频信号通过视频电缆连接到控制台计算机1的视频分割20卡上，在液晶显示屏上显示，控制台计算机1通过图像采集卡18可以对摄像头9视频信号进行采集、压缩并存储到硬盘12。控制台通过I/O模块15和AD/DA转换模块16控制除尘器的运行，可以对除尘器6的启停、转速进行控制。
如图2所示，在控制台面板上安装有操作手柄和控制按钮4，两个滑动电位计28作为操作手柄分别用于控制小车的前后、左右运动，控制按钮4用于对安装在小车上的设备，如车灯10、摄像头9、机械臂等进行控制。电位计28的模拟电压信号经过滤波后接入A/D转换电路17，转换为数字信号后被上位计算机11采集。上位台计算机11根据采集的电位计28的电压，产生小车左右驱动电机的速度控制信号，通过串口14发送给小车上的单片下位机29，实现电机调速。通过调节电位计28电压，可以对小车的运动速度和转变半径进行连续调整。在点击控制按钮4时，控制按钮4控制电路产生一个高电平脉冲信号，该脉冲信号经过去抖电路26滤波，削除由于控制按钮4的机械抖动产生的噪声信号影响后，通过PC104I/O接口卡输入上位计算机11。上位计算机11对每个控制按钮4的电平状态进行实时扫描，当检测到有一个控制按钮4的电平出现由低到高的跳变时，首先判断是哪个控制按钮4被按下，然后根据该控制按钮4对应的功能产生小车控制命令，如开灯10，开摄像头9等，经过串口14将命令发送给小车，并通过PC104I/O接口卡输出相应的指示灯控制信号。该指示灯控制信号经过驱动放大电路33后控制面板上LED指示灯的点亮或熄灭，向操作者提示控制按钮4选择的功能。
通讯连接上位计算机11与小车控制器之间通过串口14，采用RS485标准，低波特率，数据三次发送取同一校验方式进行全双工异步串行通讯。上位计算机11通过串口14向小车发送控制命令，包括前进、后退、转弯、运动速度、车灯10开/关，摄像头9开/关、机械臂升/降、清洁设备启/停等，同时接收小车发来的驱动电机7光电码盘41信息，计算小车的移动距离、运动速度、转弯角速度、转弯半径，通过显示单元显示在液晶显示屏21上。
除尘器控制上位计算机11还右以对除尘器进行控制，除尘器通过电缆与控制台连1接。当按下控制面板上的除尘器开启/停止按钮后，上位计算机11通过PC104I/O接口卡输出一个高电平控制信号，该信号驱动放大电路33后控制输出继电器34线圈吸合，使得继电器34的常开端接通，除尘器开始工作；当控制面板上的除尘器6开启/停止按钮抬起后，上位计算机11输出低电平控制信号，输出继电器34线圈开，继电器34常开端断路，除尘器6停止工作。在控制台1上有一个用于调整除尘器电机转速的旋转式电位计。电位计电压信号经过A/D模块17变换后成为8位数字信号，上位计算机11采集该信号，并根据电压一风量关系计算出对应的除尘器风量，通过显示单元显示液晶显示屏21上。
视频处理与显示单元视频处理和显示单元包括图像采集卡18、VGA-TV信号转换器19、四通道视频分割卡20和液晶显示屏21。安装在小车上的三个摄像头9的视频信号通过视频电缆传送到控制台1，视频信号在控制台1内分为两路，一路连接到四通道视频分割卡20的三个输入端，在液晶显示屏21上显示。另一路连接国图像采集卡18上。图像采集卡18通过PC104总线接驳在上位计算机11上，具有硬件MPEG视频压缩和多通道图像采集功能。上位计算机11的使用该图像采集卡18将视频信号以MPEG-1标准进行实时压缩，并转换为avi文件保存在计算机硬盘12上。上位计算机11显卡输出的VGA信号经过VGA-TV信号转换器成为标准复合视频信号后输入到视频分割器的一个输入端，三个摄像头9的视频信号输入到视频分割器的另外3个输入端。视频分割器的输出端连接到液晶显示屏21上。通过视频分割器，可以选择将显示屏划分为左上、右上、右下四个区域，每个区域显示一路视频信号。使得四路视频信号可以分区同时显示，也可以选择将其中一路视频信号进行全屏显示，方便操作人员通过显示屏观察小车摄像头9拍摄的场景和计算机显示的系统状态信息。
小车的运动和控制可以使用控制台1面板上的控制按钮4或一个手持操作器5进行双路操作。手持操作器5通过电缆连接到控制台1，上面也具有控制按钮4和电位计28手柄。图4为双路控制原理图。控制台1的控制信号和手持操作器5的控制信号输入到双路控制逻辑电路，双路控制逻辑电路选择其中一路控制信号进入上位计算机11系统。双路控制逻辑电路根据控制面板上切换按钮的状态对输入的控制面板控制按钮4信号和手持操作器5信号进行选择，当切换按钮42抬起时，选择控制面板按钮信号通过，当切换按钮42按下时，选择手持操作器5的信号通过。双路控制逻辑使用继电器和多路选择器(MUX)实现，电位计的模拟信号通过继电器进行选择，而按钮开关的数字信号使用MUX进行选择。
如图3所示，摄像头9，车灯10，清洁头电机以及机械臂电机分别连接在一个输出继电器34的常开端，单片下位机29也电源模块30、通讯单元31和存储器32连接，该单片下位机29的A口与一个八路输出锁存器的输入端相连，每一路锁存器输出信号经过驱动放大电33路后，对每个输出继电器34的线圈进行控制。当单片下位机29通过串口14接收到控制台1上位计算机11发送的控制命令后，通过相应路的锁存器发出设备的开关信号，锁存器输出高电平代表中、开，输出低电平代表关。该信号经过驱动放大电路33后对输出继电器34线圈的吸合进行控制，使得电器的常开端接通或断开，从而控制摄像头9、车灯10的电源的通断以及清洁头、机械臂电机的正反转和停止。同时，单片下位机29的B口与D/A转换器35连接，对控制台1通过串口14给出的左右驱动电机的速度信号进行D/A转换，将其变换为-10V-+10V的电机调速电压信号，送给电机驱动器36，电机驱动器36根据该信号，驱动电机7转动，并且电机驱动器36使用光电码盘41，对电机转速进行闭环控制，再经滤波放大电路27，从而控制小车灵活移动。光电码盘41的差分脉冲信号经过差分输入电路40和滤波电路39后，进入一个码盘计数器38。码盘讦数器38以一片CPLD实现，可以对码盘41的脉冲进行计数，并且可以检测码盘41的正反转方向。计数器38将码盘的脉冲信号进行512分频后，通过缓冲器37接入单片下位机29的中断输入引脚。单片下位机29对该中断脉冲信号进一步16分频后，通过串口14发送给控制台1的上位计算机11，上位计算机11根据这个分频后的码盘41脉冲信号对电机的转速和行程进行测量。
权利要求1.风管清洗机器人控制系统，包括控制台(1)，与该控制台计算机(1)连接的小车控制器(2)，其特征为该控制台计算机(1)与显示单元(3)、控制按钮(4)、手持操作器(5)和除尘器(6)连接；小车控制器(2)与驱动电机(7)、传感器(8)、摄像头(9)和车灯(10)连接。
2.根据权利要求1所述的风管清洗机器人控制系统，其特征为所述控制台(1)包括一个上位计算机(11)、硬盘(12)和电源模块(13)，该控制计算机(1)与串口(14)、I/O模块(15)、AD/DA模块(16)、A/D模块(17)、图象采集卡(18)、信号转换卡(19)、视频分割卡(20)、液晶显示屏(21)和计算机外设接口(22)连接。
3.根据权利要求1或2所述的风管清洗机器人控制系统，其特征为所述I/O模块(15)有两个，其中一个与驱动放大电路(23)和继电器(24)串联，另一个分别与串联在一起的驱动放大电路(23)、LED显示灯(25)和去抖电路(26)、控制按钮(4)连接；AD/DA模块(16)与滤波放大电(27)路串联，AD模块(17)与滤波放大电路(27)串联，滤波放大电路(27)并联前后运动电位计与左右运动电位计(28)。
4.根据权利要求1所述的风管清洗机器人控制系统，其特征为所述小车控制器(2)包括一个下位单片机(29)，与该下位单片机(29)连接的电源模块(30)和通讯单元(31)，该下位单片机(29)与存储器(32)、驱动放大电路(33)、继电器(34)输出串联，该继电器(34)分别连接摄像头(9)、车灯(10)、清洁头电机、机械臂电机；该下位单片机(29)还与D/A转换器(35)、电机驱动器(36)、驱动电机(7)串联；该下位单片机还与缓冲器(37)、计数器(38)、滤波电路(39)、插分输入电路(40)、码盘(41)串联。
5.根据权利要求3所述的风管清洗机器人控制系统，其特征为该控制按钮(4)分为操作台控制按钮和手持操作器控制按钮，该两种控制按钮通过切换按钮(42)与控制台计算机(1)连接。
专利摘要本实用新型公开了一种风管清洗机器人控制系统，包括包括控制台计算机，与该控制台计算机连接的小车控制器，其特征为该控制台计算机与显示单元、控制按钮、手持操作器和除尘器连接；小车控制器与电机、传感器、摄像头和车灯连接。本实用新型由于采用数字控制，机器人移动的位置可以控制得更加准确，由于采用硬盘存储，使存储量加大，PC还可以通过网络进行连网观察，本实用新型将控制的数字化和信息化很好的结合了在一起。
文档编号B08B9/027GK2799193SQ20052000195
公开日2006年7月26日 申请日期2005年2月5日 优先权日2005年2月5日
发明者杨卫国 申请人:杨卫国