可移动机器人的制作方法

本发明涉及机器人领域，特别涉及一种可移动机器人。

背景技术：

移动机器人(robot)是自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。它的任务是协助或取代人类工作的工作，例如生产业、建筑业，或是危险的工作。智能移动机器人，是一个集环境感知、动态决策与规划、行为控制与执行等多功能于一体的综合系统。它集中了传感器技术、信息处理、电子工程、计算机工程、自动化控制工程以及人工智能等多学科的研究成果，代表机电一体化的最高成就，是目前科学技术发展最活跃的领域之一。随着机器人性能不断地完善，移动机器人的应用范围大为扩展，不仅在工业、农业、医疗、服务等行业中得到广泛的应用，而且在城市安全、国防和空间探测领域等有害与危险场合得到很好的应用。因此，移动机器人技术已经得到世界各国的普遍关注。传统移动机器人的供电部分使用的元器件较多，电路结构复杂，硬件成本较高，不方便维护。另外，由于传统移动机器人的供电部分缺少相应的电路保护功能，例如：限流保护功能，造成电路的安全性和可靠性较差。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种电路结构较为简单、成本较低、方便维护、电路的安全性和可靠性较高的可移动机器人。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种可移动机器人，包括机器本体、电源设备、动力装置和检测装置，所述机器本体的底部设有主动轮和从动轮，所述电源设备设置在所述机器本体的内部，所述动力装置设置在所述机器本体的内部并与所述电源设备连接，所述检测装置设置在所述机器本体的内部并与所述电源设备连接，所述机器本体上设有一个用于放置所述电源设备的放置区，所述机器本体的底部的第一端部对称地开设有第一凹槽和第二凹槽，所述机器本体的底部的第二端部对称地开设有第三凹槽和第四凹槽，所述主动轮包括设置在所述第一凹槽内的第一主动轮和设置在所述第二凹槽内的第二主动轮，所述从动轮包括设置在所述第三凹槽内的第一从动轮和设置在所述第四凹槽内的第二从动轮，所述电源设备内置电路板，所述电路板上设有供电模块；

所述供电模块包括直流电源、第一电容、第二电容、第一三极管、第二电阻、第三电阻、第三电容、稳压器、第一二极管、第一电阻、第四电容和电压输出端，所述直流电源分别与所述第一电容的一端、第二电容的一端、第二电阻的一端和第一三极管的集电极连接，所述第一电容的另一端接地，所述第二电容的另一端接地，所述第一三极管的基极分别与所述第二电阻的另一端和第三电阻的一端连接，所述第三电阻的另一端接地，所述第一三极管的发射极分别与所述第三电容的一端和稳压器的输入引脚连接，所述第三电容的另一端接地，所述稳压器的调节引脚分别与所述第一二极管的阳极和第一电阻的一端连接，所述第一二极管的阴极接地，所述第一电阻的另一端分别与所述稳压器的第一输出端、第二输出端、第四电容的一端和电压输出端连接，所述第四电容的另一端接地，所述第三电阻的阻值为36kω，所述第一二极管的型号为l-1822。

在本发明所述的可移动机器人中，所述供电模块还包括第五电容，所述第五电容的一端与所述第一三极管的发射极连接，所述第五电容的另一端与所述稳压器的输入引脚连接，所述第五电容的电容值为540pf。

在本发明所述的可移动机器人中，所述供电模块还包括第四电阻，所述第四电阻的一端分别与所述稳压器的第一输出引脚、第二输出引脚和第一电阻的另一端连接，所述第四电阻的另一端与所述电压输出端连接，所述第四电阻的阻值为43kω。

在本发明所述的可移动机器人中，所述供电模块还包括第五电阻，所述第五电阻的一端与所述直流电源连接，所述第五电阻的另一端与所述第一三极管的集电极连接，所述第五电阻的阻值为26kω。

在本发明所述的可移动机器人中，所述第一三极管为npn型三极管。

实施本发明的可移动机器人，具有以下有益效果：由于设有机器本体、电源设备、动力装置和检测装置，电源设备内置电路板，电路板上设有供电模块；供电模块包括直流电源、第一电容、第二电容、第一三极管、第二电阻、第三电阻、第三电容、稳压器、第一二极管、第一电阻、第四电容和电压输出端，该供电模块相对于传统移动机器人的供电部分，其使用的元器件较少，由于节省了一些元器件，这样可以降低硬件成本，另外，第三电阻用于进行限流保护，第一二极管用于进行限流保护，因此电路结构较为简单、成本较低、方便维护、电路的安全性和可靠性较高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明可移动机器人一个实施例中的结构示意图；

图2为所述实施例中可移动机器人的结构框图；

图3为所述实施例中检测装置的结构框图；

图4为所述实施例中供电模块的电路原理图。

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。

在本发明可移动机器人实施例中，该可移动机器人的结构示意图如图1所示，图2为本实施例中可移动机器人的结构框图。图1中，该可移动机器人包括机器本体1、电源设备2、动力装置3和检测装置4，动力装置3和检测装置4均与电源设备2连接，其中，机器本体1的内部开设有容置腔，机器本体1的底部设有主动轮5和从动轮6，主动轮5和从动轮6可以为万向轮，主动轮5设置在机器本体1的底部后端，从动轮6设置在机器本体1的底部前端，以支撑机器本体1，继而使得该可移动机器人能够平衡地前、后、左、右移动。

电源设备2设置在机器本体1的内部，动力装置3设置在机器本体1的内部并与电源设备2连接，电源设备2用于为动力装置3供电，动力装置3与主动轮5连接，动力装置3为电动机，用于将电能转换为机械能，以驱动主动轮5转动，继而带动从动轮6转动，最终使得该可移动机器人工作。

检测装置4设置在机器本体1的内部并与电源设备2连接，检测装置4工作时所需的电能依靠电源设备2提供，该可移动机器人在移动过程中，检测装置4与该可移动机器人在一段时间内的标准位移对应的第一参数，及检测与该可移动机器人在设定时间段内的实际移动距离对应的第二参数，检测装置4基于第一参数和第二参数判断该可移动机器人是否打滑。

机器本体1呈圆柱状，使得所述机器本体1置于地面时，能够与所述地面完全接触，机器本体1上设有一个用于放置电源设备2的放置区。机器本体1包括第一表面和相对的第二表面，第一表面为远离地面的一面，第二表面为靠近地面的一面，第二表面即为机器本体1的底部，底部包括第一端和相对的第二端，机器本体1的底部的第一端部对称地开设有第一凹槽71和第二凹槽72，机器本体1的底部的第二端部对称地开设有第三凹槽73和第四凹槽74，主动轮5包括设置在第一凹槽71内的第一主动轮51和设置在第二凹槽72内的第二主动轮52，从动轮6包括设置在第三凹槽73内的第一从动轮61和设置在第四凹槽74内的第二从动轮62。第一凹槽71和第二凹槽72能够与主动轮5配合，第三凹槽73和第四凹槽74能够与从动轮6配合。主动轮5和从动轮6可以使机器本体1能够平稳地移动。

该可移动机器人处于正常工作状态时，从动轮6的转动速度与主动轮5的转动速度一致，在相同时间内，主动轮5转动的位移与从动轮6转动的位移相同，然而在该可移动机器人处于打滑状态时，从动轮6的转动速度远小于主动轮5的转动速度，即从动轮6的转动速度远小于正常情况下从动轮6的转动速度，因此，在相同时间内，从动轮6转动的位移远小于正常情况下从动轮6的转动位移。

图3为本实施例中检测装置的结构框图，图3中，检测装置4包括处理器41、位移传感器42和电压传感单元43，其中，处理器41与电源设备2连接，电源设备2提供处理器41工作所需的电能，处理器41分别与位移传感器42和电压传感单元43连接，用于获取位移传感器42和电压传感单元43的采集的数据，位移传感器42设置在第一主动轮51和/或第二主动轮52上，电压传感单元43设置在靠近第一从动轮61和/或第二从动轮62的机器本体1内部，位移传感器42和电压传感单元43分别与电源设备2连接。其中，位移传感器42为位移传感器，又称为线性传感器，是一种属于金属感应的线性器件，传感器的作用是把各种被测物理量转换为电量。位移传感器42检测该可移动机器人在移动过程中主动轮5的转动位移，并将主动轮5的转动位移发送给处理器41。

处理器41基于主动轮5的转动位移获取该可移动机器人的当前线速度，处理器41基于该可移动机器人的当前线速度和从动轮6的周长，计算出从动轮6转动一周所用时间t和从动轮6在一个周期t内的标准移动距离对应的第一电压幅值差值，其中，从动轮6在一个周期t内转动的标准位移对应的第一电压幅值差值为a，第一电压差值为从动轮6在标准移动距离内的最大电压值与最小电压值之差。

电压传感单元43获取该可移动机器人在移动过程中从动轮6在相同时间段内实际移动距离对应的第二电压幅值差值b，其中，第二电压幅值差值b为从动轮6在实际移动距离内的最大电压值与最小电压值之差。处理器41基于第一电压幅值差值a和第二电压幅值差值b判断该可移动机器人是否打滑，在b小于0.2a时，即从动轮6在相同时间内移动的实际距离小于1/4标准移动距离，处理器41判定该可移动机器人处于打滑状态。

电压传感单元43包括磁场传感器431和磁铁432，磁铁432设置在第一从动轮61内部和/或第二从动轮62内部，磁场传感器431设置在靠近磁铁432的机器本体1内部，与电源设备2连接，其中，磁场传感器431为霍尔传感器。在从动轮6转动时，磁铁432与磁场传感器431的相对距离会发生变化，磁场传感器431获取到的由磁铁432产生的磁场强度也会不同，磁场传感器431基于获取到的不同的磁场强度输出不同的电压幅值，磁场传感器431离磁铁432的距离越近，磁场传感器431获取到的磁场强度越大，输出的电压值也越大，即磁场传感器431用于基于获取到的磁铁432产生的磁场强度输出相应的第二电压幅值，并将第二电压幅值传送至处理器41，处理器41基于第二电压幅值获取第二电压幅值差值b。

磁铁432设置在第一从动轮61内部和/或第二从动轮62内部与从动轮6轴线平行且不共线的位置，磁铁432随着从动轮6的转动而转动，磁铁432与从动轮6相对静止。电源设备2内置电路板，磁场传感器431设置在电路板上，磁场传感器431安装在垂直于从动轮6轴线的位置上，电路板安装在机器本体1底部上远离地面的一面。

本实施例中，该电路板上设有供电模块，该供电模块的电路原理图如图4所示。图4中，该供电模块包括直流电源vcc、第一电容c1、第二电容c2、第一三极管q1、第二电阻r2、第三电阻r3、第三电容c3、稳压器u1、第一二极管d1、第一电阻r1、第四电容c4和电压输出端vo，其中，直流电源vcc分别与第一电容c1的一端、第二电容c2的一端、第二电阻r2的一端和第一三极管q1的集电极连接，第一电容c1的另一端接地，第二电容c2的另一端接地，第一三极管q1的基极分别与第二电阻r2的另一端和第三电阻r3的一端连接，第三电阻r3的另一端接地，第一三极管q1的发射极分别与第三电容c3的一端和稳压器u1的输入引脚连接，第三电容c3的另一端接地，稳压器u1的调节引脚分别与第一二极管d1的阳极和第一电阻r1的一端连接，第一二极管d1的阴极接地，第一电阻r1的另一端分别与稳压器u1的第一输出端、第二输出端、第四电容c4的一端和电压输出端vo连接，第四电容c4的另一端接地。

该供电模块相对于传统移动机器人的供电部分，其使用的元器件较少，电路结构较为简单，方便维护，由于节省了一些元器件，这样可以降低硬件成本。另外，第三电阻r3为限流电阻，用于进行限流保护，第一二极管d1为限流二极管，用于进行限流保护，因此电路的安全性和可靠性较高。值得一提的是，本实施例中，第三电阻r3的阻值为36kω，第一二极管d1的型号为l-1822，当然，在实际应用中，第三电阻r3的阻值可以根据具体情况进行相应调整，也就是第三电阻r3的阻值可以根据具体情况进行相应增大或减小，第一二极管d1也可以采用其他型号具有类似功能的二极管。

本实施例中，第一三极管q1、第一电容c1、第二电容c2、第二电阻r2和第三电阻r3构成初级稳压电路，稳压器u1、第一二极管d1、第一电阻r1和第四电容c4构成二次线性稳压电路，二次线性稳压电路作为二次降压变换单元。

该供电模块的工作原理是：电压输入，当作用于稳压管u1上的电压高于其额定击穿电压时，输入电压经第一三极管q1放大后输出；对输入到稳压器u1的输入电压进行稳压处理，对输入电压的干扰进行抑制，还可以在稳压器u1的第一输出端、电压输出端vo上进一步连接电压纹波抑制器件，比如第四电容c4(滤波电容)，以进一步抑制纹波干扰，使输出到处理器41的电压保持平稳。

本实施例中，第一三极管q1为npn型三极管，当然，在实际应用中，第一三极管q1也可以采用pnp型三极管，但这时电路的结构也要相应发生变化。

本实施例中，该供电模块还包括第五电容c5，第五电容c5的一端与第一三极管q1的发射极连接，第五电容c5的另一端与稳压器u1的输入引脚连接。第五电容c5为耦合电容，用于防止第一三极管q1与稳压器u1之间的干扰，以进一步增强电路的安全性和可靠性。值得一提的是，本实施例中，第五电容c5的电容值为540pf，当然，在实际应用中，第五电容c5的电容值可以根据具体情况进行相应调整，也就是第五电容c5的电容值可以根据具体情况进行相应增大或减小。

本实施例中，该供电模块还包括第四电阻r4，第四电阻r4的一端分别与稳压器u1的第一输出引脚、第二输出引脚和第一电阻r1的另一端连接，第四电阻r4的另一端与电压输出端vo连接。第四电阻r4为限流电阻，用于进行限流保护，以更进一步增强电路的安全性和可靠性。值得一提的是，本实施例中，第四电阻r4的阻值为43kω，当然，在实际应用中，第四电阻r4的阻值可以根据具体情况进行相应调整，也就是第四电阻r4的阻值可以根据具体情况进行相应增大或减小。

本实施例中，该供电模块还包括第五电阻r5，第五电阻r5的一端与直流电源vcc连接，第五电阻r5的另一端与第一三极管q1的集电极连接。第五电阻r5为限流电阻，用于进行限流保护，以进一步增强限流效果。值得一提的是，本实施例中，第五电阻r5的阻值为26kω，当然，在实际应用中，第五电阻r5的阻值可以根据具体情况进行相应调整，也就是第五电阻r5的阻值可以根据具体情况进行相应增大或减小。

总之，本实施例中，该供电模块相对于传统移动机器人的供电部分，其使用的元器件较少，电路结构较为简单，方便维护，由于节省了一些元器件，这样可以降低硬件成本。另外，该供电模块中设有限流电阻和限流二极管，因此电路的安全性和可靠性较高。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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。