本发明涉及机器人领域,特别是机器人导航信号处理电路。
背景技术:
随着生活水平的提高,科技逐渐丰富了人们的生活,简化人们的劳动强度,现代科技的产品之一,机器人也开始逐渐进入人们的生活,如生产制造的扫地机器人开始代替人们打扫室内犄角旮旯等难以打扫的地方的卫生使其清洁干净;生产制造的搬运型机器人代替人们去搬运较重的货物。在以上机器人的工作过程中不可避免的需要位置的变化,如行走和前进。现有技术中利用激光传感技术、红外传感技术、视觉传感技术、摄像技术等方式获取机器人的位置,进而利用机器人内部的位置控制器对位置进行分析进而得到机器人的导航信号。
但现有技术中的机器人利用光电探测器接收利用上述传感技术检测的位置信号,但接收的位置信号因其传输的距离不同而幅度不同而影响到位置控制器进行信号分析时的准确度的问题,现有技术一般采用运放器来进行稳压,但是在高频段内运放器的频率响应特性较差;且现有技术针对工作内容较为繁杂的机器人在行进过程中采用精密的避障算法来解决误碰障碍物的问题,但当机器人是只需要重复进行简单工作的小型机器人时,再采用精密的避障算法则造成资源浪费的现象。
因此本发明提供一种的新的方案来解决此问题。
技术实现要素:
针对现有技术存在的不足,本发明的目的是提供机器人导航信号处理电路,有效的解决了机器人在行进过程中因位置信号幅度不稳定而造成导航信号不准确和针对小型机器人设计避障算法造成的资源浪费的问题。
机器人导航信号处理电路,包括光电探测器、位置控制器,所述光电探测器检测到的信号传输到位置控制器,其特征在于,所述光电探测器与放大稳压电路的输入端相连接,放大稳压电路的输出端连接比较触发电路的输入端,比较触发电路的输出端与位置控制器相连接。
由于以上技术方案的采用,本发明与现有技术相比具有如下优点:
1、通过电容c1和电感l1接收光电探测器检测到的位置信号,并利用三极管q1、三极管q2、三极管q3、稳压二极管d1为核心的放大稳压电路对位置信号进行稳压,提高了电路的高频响应特性,降低了异常高电平信号和提高了异常低电平信号,避免了因位置信号幅度不稳定导致得到的导航信号不准确的问题的发生;
2、通过运放器u1b、三极管q4、电阻r12、稳压二极管d4、继电器k1为核心的比较触发电路对位置控制器u2进行控制,进而改变机器人的前进方向,避免了机器人与障碍物之间的碰撞,也避免了针对重复进行简单工作的小型机器人还设计精密算法实现避障的资源浪费的现象。
附图说明
图1为本发明的电路原理图。
具体实施方式
为有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效,在以下配合参考附图1对实施例的详细说明中,将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的结构内容,均是以说明书附图为参考。
下面将参照附图描述本发明的各示例性的实施例。
机器人导航信号处理电路,本申请的机器人为只重复进行简单工作的小型机器人,包括光电探测器、位置控制器,所述位置控制器存在于机器人内部,负责对接收的光电探测器传输过来的位置信号进行分析,进而得到导航信号来控制机器人的行进方向,在光电探测器和位置控制器之间依次设立了放大稳压电路和比较触发电路;
放大稳压电路利用电容c1和电感l1接收光电探测器检测到的位置信号并进行滤波,并将滤波后的位置信号利用三极管q1、三极管q2组成的复合放大管进行放大,利用三极管q3、稳压管d1检测异常低电平信号和异常高电平信号的存在,并反馈到三极管q1和三极管q2上,使位置信号稳定在一定的范围内,利用电感l1、变容二极管d1和电容c5的滤除位置信号自身存在的干扰,然后传输至比较触发电路,比较触发电路利用电阻r9接收放大稳压电路输出的位置信号,利用运放器u1b、三极管q1、电阻r12组成的比较器将位置信号与电阻r10和电阻r11通过分压得到的代表的机器人下一步的行进距离进行比较,当双向触发二极管d3将晶闸管scr导通时,则表明机器人与障碍物不会发生碰撞,此时放大稳压电路通过晶闸管scr将不会发生碰撞的位置信号传输至位置存储器u2进行储存,当稳压二极管d4被导通时,则表明机器人会与障碍物之间发生碰撞,则将会发生碰撞的位置信号经过场效应管q5和三极管q6组成的复合管进行放大,并利用电阻r13和电容c6组成的加速电路为场效应管q5和三极管q6组成的复合管进行加速,放大后的会发生碰撞的位置信号将继电器k1触发,继电器k1改变其引脚连接状态,继电器的3引脚接收来自存储器u2发出的其他光电探测器检测到的不会碰撞发生的位置信号,通过位置控制器u2来改变机器人下一步的行进方向,避免碰撞上障碍物,形成对机器人的保护,通过对接收的位置信号利用三极管q1、三极管q2、三极管q3、稳压二极管d1为核心的放大稳压电路对位置信号进行稳压,避免了因位置信号幅度不稳定导致得到的导航信号不准确的问题的发生,通过运放器u1b、三极管q4、电阻r12、稳压二极管d4、继电器k1为核心的比较触发电路避免了机器人与障碍物进行碰撞,也避免了针对重复进行简单工作的小型机器人还设计精密算法实现避障的资源浪费的现象;
所述放大稳压电路将光电探测器接收的位置信号进行处理,利用电容c1和电感l1组成的高通滤波器接收光电探测器检测到的位置信号,电容c1和电感l1将低频信号滤除,以免低频信号对高频的位置信号产生影响,利用电阻r1将光电探测器输出的位置信号的电流转化为电压并传输至三极管q1和三极管q2组成的复合放大器具有来将光电探测器检测到的位置信号进行放大,利用复合放大器的驱动能力强于单个三极管的特性,也加强了位置信号驱动比较触发电路的能力,利用电容c2和电阻r2稳定三极管q1和三极管q2组成的复合放大器的静态工作点,进一步改善对位置信号的放大效果,电阻r3是复合放大器的基极电阻,为复合放大器提供合适的基极电压,复合放大器放大后的位置信号通过电容c4耦合出去,当检测到放大后的位置信号中有异常低电平信号时,三极管q3被导通,三极管q3将异常低电平信号通过电阻r8传输至复合放大器的基极,重新进行放大,提高异常低电平信号,当稳压二极管d1被反向导通,表明位置信号中存在有异常高电平信号,利用电阻r5进而改变复合放大器的ce结电阻,进而改变复合放大器的放大倍数,降低异常高电平信号,使位置信号的电压稳定在一定的范围内,电阻r7是三极管q3的集电极电阻,电阻r4和电阻r6分别为复合放大器的集电极和三极管q3的发射极提供电压,电容c3用来滤除正极性电源vcc中存在的纹波,用电感l2、变容二极管d2和电容c5来滤除位置信号自身中存在的干扰,使输入到比较触发电路中的位置信号的精确度提高,包括电容c1,电容c1的一端连接着光电探测器,电容c1的另一端分别连接电阻r1的一端、电感l1的一端,电阻r1的另一端分别连接三极管q1的基极、电阻r3的一端、电阻r8的一端,三极管q1的集电极与三极管q2的基极相连接,三极管q1的发射极分别连接三极管q2的集电极、电阻r5的一端、电阻r2的一端、电容c2的一端,电感l1的另一端分别连接电容c2的另一端、电阻r2的另一端、变容二极管d2的负极、电容c5的一端并连接地,电阻r3的另一端分别连接电阻r4的一端、电阻r6的一端、电容c3的一端,电容c3的另一端接地,三极管q2的发射极分别连接电阻r4的另一端、电容c4的一端,电容c4的另一端分别连接三极管q3的基极、稳压二极管d1的负极、电感l2的一端,稳压二极管d1的正极与电阻r5的另一端相连接,三极管q3的发射极分别连接电阻r6的另一端、电阻r8的另一端,三极管q3的集电极与电阻r7的一端相连接;
所述比较触发电路利用电阻r9接收放大稳压电路传输过来的信号,并传输到运放器u1b组成的三极管q4、电阻r12组成的迟滞比较器中,此时的位置信号则可表明机器人与障碍物之间的距离电阻r10和电阻r11组成分压电路并将分得的电压通过电阻r11输出到运放器u1b中,此电压代表了机器人下一步所要行进的固定距离,当比较器输出高电平而将双向触发二极管d3导通时,表明机器人现在所处的位置和障碍物之间的距离小于机器人下一步所要行进的固定距离,即机器人在下一步并不会碰到障碍物,则双向触发二极管d3将晶闸管scr导通,放大比较电路通过晶闸管scr将此位置信号存储在位置控制器u2上;当比较器输出的结果将稳压二极管d4正向导通表明比较器输出的是低电平,则表明机器人现在所处的位置和障碍物之间的距离大于机器人下一步所要行进的固定距离,会碰撞到障碍物,则此时通过电阻r13和电容c6组成的加速电路将此时的会发生碰撞的位置信号传输至场效应管q5和三极管q6上,场效应管q5和三极管q6组成的复合管将会发生碰撞的位置信号进行放大,此复合管具有噪声低的优点,避免对会发生碰撞的位置信号造成影响,放大后的信号输出到继电器k1上,则继电器k1立即改变其引脚连接状态,将继电器k1的5引脚改接在其3引脚上,继电器的3引脚接收来自存储器u2发出的其他光电探测器检测到的不会碰撞发生的位置信号,通过位置控制器u2来改变机器人下一步的行进方向,使机器人转向其他光电探测器探测到的不会碰上障碍物的位置信号所在的方向,使得机器人避免碰撞上障碍物,形成对机器人的保护,其中位置控制器u2负责接收其他光电探测器探测到的不会碰撞到障碍物的位置信号,且不会碰撞的位置信号与会碰撞的位置信号是机器人身上的数个光电探测器同时检测的,电阻r14和电阻r15组成的分压电路为场效应管q5和三极管q6组成的复合管提供合适的基极电压,二极管d5则对继电器k1形成保护,包括电阻r9,电阻r9的一端分别连接晶闸管scr的阳极、放大稳压电路中的电感l2的另一端、变容二极管d2的正极、电容c5的一端,电阻r9的另一端与运放器u1b的反相输入端相连接,运放器u1b的同相输入端分别连接电阻r11的一端、电阻r10的一端、电阻r12的一端,电阻r11的另一端与连接放大稳压电路的电阻r7的另一端相连接并连接地,电阻r10的另一端分别连接三极管q4的集电极、电阻r14的一端、场效应管q5的漏极、三极管q6的集电极,运放器u1b的输出端分别连接稳压二极管d4的正极、双向触发二极管d3的一端、三极管q4的基极、三极管q4的发射极与电阻r12的另一端相连接,双向触发二极管d3的另一端与晶闸管scr的控制极相连接,晶闸管scr的阴极与位置控制器u2的1引脚相连接,稳压二极管d4的负极分别连接电阻r13的一端、电容c6的一端,电阻r13的另一端分别连接电容c6的另一端、场效应管q5的栅极、电阻r14的另一端、电阻r15的一端,场效应管q5的源极与三极管q6的基极相连接,三极管q6的发射极分别连接二极管d5的负极、继电器k1的1引脚、继电器k1的4引脚的另一端并连接地,二极管d5的正极分别连接电阻r15的另一端、继电器k1的2引脚,继电器k1的3引脚与位置控制器u2的3引脚相连接,继电器k1的4引脚的一端连接继电器k1的5引脚的一端,继电器k1的5引脚的另一端与位置控制器u2的2引脚相连接。
本发明在进行具体使用的时候,利用电容c1和电感l1接收光电探测器检测到的位置信号并进行滤波,并将滤波后的位置信号利用三极管q1、三极管q2组成的复合放大管进行放大,利用三极管q3、稳压管d1检测异常低电平信号和异常高电平信号的存在,并反馈到三极管q1和三极管q2上,使位置信号稳定在一定的范围内,利用电感l1、变容二极管d1和电容c5的滤除位置信号自身存在的干扰,然后传输至比较触发电路,比较触发电路利用电阻r9接收放大稳压电路输出的位置信号,利用运放器u1b、三极管q1、电阻r12组成的比较器将位置信号与电阻r10和电阻r11通过分压得到的代表的机器人下一步的行进距离进行比较,当双向触发二极管d3将晶闸管scr导通时,则表明机器人与障碍物不会发生碰撞,此时放大稳压电路通过晶闸管scr将不会发生碰撞的位置信号传输至位置存储器u2进行储存,当稳压二极管d4被导通时,则表明机器人会与障碍物之间发生碰撞,则将会发生碰撞的位置信号经过场效应管q5和三极管q6组成的复合管进行放大,并利用电阻r13和电容c6组成的加速电路为场效应管q5和三极管q6组成的复合管进行加速,放大后的会发生碰撞的位置信号将继电器k1触发,继电器k1改变其引脚连接状态,继电器的3引脚接收来自存储器u2发出的其他光电探测器检测到的不会碰撞发生的位置信号,通过位置控制器u2来改变机器人下一步的行进方向,避免碰撞上障碍物;
通过对接收的位置信号利用三极管q1、三极管q2、三极管q3、稳压二极管d1为核心的放大稳压电路对位置信号进行稳压,使位置信号的幅度稳定,避免了因位置信号幅度不稳定导致得到的导航信号不准确的问题的发生,也提高了电路的高频响应特性,通过运放器u1b、三极管q4、电阻r12、稳压二极管d4、继电器k1为核心的比较触发电路避免了机器人与障碍物进行碰撞,也避免了针对重复进行简单工作的小型机器人还设计精密算法实现避障的资源浪费的现象。