一种可越障的壁面清洁机器人的控制系统的制作方法

文档序号:12270125阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种可越障的壁面清洁机器人的控制系统,其特征包括:整个控制系统包括用于接收各种操作指令并控制清洁机器人的各机构协调运动的控制器(1)、用于检测清洁机器人的自身工作状态及壁面障碍情况的传感器集合(2)、用于实时监控机器人工作状态的独立的WiFi摄像头模块(6)、用于给机器人发送各种操作指令的手机操作APP(3)、用于传输操作指令和图像的Wifi传输模块(4);其中,操作人员通过手机APP发送操作指令,并通过Wifi传输模块传输指令,控制板接受指令后对其进行翻译,然后配合传感器,指导前台规划机器人的运动,后台指导执行机构(5)动作使机器人完成高楼壁面(7)上的前进擦拭和越障,同时WiFi摄像头模块可将机器人运动状态实时反馈到手机APP;操作人通过手机APP(3)发送操作指令,控制器(1)接受指令,并根据相应的指令控制相应的元件或传感器,主要包括控制真空泵(8)吸附于壁面,控制步进电机(9)转动给定的角度,并通过角度传感器(14)检测并反馈,控制直流电机(10)和舵机(11)转动并控制执行机构动作,控制气压计(12)检测气压值,控制光电传感器(13)检测障碍物。

2.根据权利要求1所述的一种可越障的壁面清洁机器人的控制系统,其特征在于:在高空壁面清洁过程中,机器人的主要运动状态包括前进和越障两个部分,因此该控制系统的设计考虑到吸附和障碍等实际问题,并设计了相应的传感器及控制操作指令,在保证机器人稳定吸附的前提下实现越障。

3.根据权利要求1所述的一种可越障的壁面清洁机器人的控制系统,其特征在于:主控板是Arduino Due,控制机器人的执行机构和接收传感器集合的信号所需的控制板外设有模拟输出PWM口、数字输入I/O口、I2C总线接口、外部中断和其他经过编程的输入输出I/O口;用于执行机器人行走连杆机构的三个舵机由三路以周期为20ms的PWM采用前台规划后台执行的方法联动控制。

4.根据权利要求1所述的一种可越障的壁面清洁机器人的控制系统,其特征在于:用于配合机器人清洁、越障时步进电机采用经过算法编程过的三路分别表示方向,输出脉冲和使能的 I/O口输出给定要求的一系列脉冲来控制DVR8825步进电机驱动来控制步进电机工作;每个编码器通过两个外部中断来检测步进电机装过的角度反馈给系统来精确地完成清扫和越障工作。

5.根据权利要求1所述的一种可越障的壁面清洁机器人的控制系统,其特征在于:真空泵和直流电机都采用L298N电机驱动,通过控制方向、输出功率的PWM及控制使能的I/O口来控制直流电机和真空泵的转速及方向;4路数字I/O口接收红外传来的障碍信号。

6.根据权利要求1所述的一种可越障的壁面清洁机器人的控制系统,其特征在于:通过I2C总线接收气压计传来的信号,在需要判断真空泵工作时作为反馈信号判断其工作状态来完成吸附控制。

7.根据权利要求1所述的一种可越障的壁面清洁机器人的控制系统,其特征在于:独立的Wifi摄像头模块主要用于实时监控清洁机器人的运动状态,当操作人员监控到机器人遇到障碍时,可以通过一键操作,使机器人主动越障,若出现意外随时急停,同时也可通过单步操作,分步分关节调整,手动调整越障。

8.根据权利要求1所述的一种可越障的壁面清洁机器人的控制系统,其特征在于:对于Wifi传输模块,可给定一定的IP联网,实现在手机APP和控制器之间传输操作指令和图像。

9.根据权利要求1所述的一种可越障的壁面清洁机器人的控制系统,其特征在于:其整体工作控制流程为机器人在真空泵的作用下吸附在壁面上,然后在手机APP界面弹出是否人工控制的指令,若需要人工控制,则通过遥控的方式控制机器人完成清洁和越障动作,否则,通过光电传感器检测是否存在障碍,若检测到障碍,机器人进行越障操作,否则机器人自动行走擦拭,清洁壁面。

10.根据权利要求1所述的一种可越障的壁面清洁机器人的控制系统,其特征在于:电机舵机的协调配合通过统一指令控制,实现运动执行规划与指令接受的统一指令集,控制层程序分为运动执行,运动规划和指令接收。

11.根据权利要求1所述的一种可越障的壁面清洁机器人的控制系统,其特征在于:执行机构控制的具体实现为,运动执行为后台任务,在中断中执行,从运动队列中获取运动块并完成;运动规划为前台任务,作用是从指令接收模块获得指令,并将其分解为小的线性运动,加入运动队列供运动执行模块执行;指令接收模块作用是翻译字符串格式的指令,使运动规划模块能够理解,并处理指令等待。

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