專利名稱：一種智能排泄物處理機器人控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種智能排泄物處理機器人控制系統(tǒng)。適用于在家庭、醫(yī)療服 務(wù)空間等場所進行特殊人群護理等服務(wù)。 背彔技術(shù)
本發(fā)明研究嵌入式技術(shù)系統(tǒng)在智能產(chǎn)品中的導(dǎo)入，實現(xiàn)產(chǎn)品升值，探索改 變現(xiàn)階段國內(nèi)殘障人群護理技術(shù)含量過低，高投入，低附加值的現(xiàn)狀。另外， 現(xiàn)有的機器人還存在著人為參與動作過多，功耗高，噪音大等問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是肢體障礙人群用途機器人，算法上采用分片 的高維數(shù)據(jù)處理，用近似的方法來表示原始向量，解釋噪波；電路上硅膠尿布
內(nèi)置波形生成器，判斷用戶使用情況的機器人智能控制系統(tǒng)。
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是 一種機器人智能控制系統(tǒng)，其特征在于該控
制系統(tǒng)包括單片機主控單元、A/D轉(zhuǎn)換器、電壓檢測電路、氣體檢測電路、顆
粒流量檢測電路、防撞電路、對地紅外防跌落電路、導(dǎo)航電路、驅(qū)動電路和電
源電路，其中
單片機主控單元由微處理器A和微處理器B組成，微處理器A、微處理器 B和A/D轉(zhuǎn)換器之間通過功能端腳互相連接，實現(xiàn)控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換與操作; 電壓檢測電路的輸出信號送到處理器B的腳2，用于監(jiān)控系統(tǒng)的電壓； 氣體檢測電路的輸出信號送到辦處理器B的腳8，用于判斷空氣的綜合質(zhì)
且 里；
顆粒流量檢測電路由一對紅外發(fā)射、接收管采集信號，輸出的電信號發(fā)送 至A/D轉(zhuǎn)換器的腳19，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后進入微處理器A進行處理，輸出信號 用于控制驅(qū)動電路；
防撞電路由二對紅外發(fā)射、接收管采集信號，輸出的二路信號分別輸至微 處理器B的腳9和腳11，輸出信號用于控制驅(qū)動電路；
對地紅外防跌落電路由四對紅外發(fā)射、接收管采集信號，其輸出信號經(jīng)放大后接入微處理器A的腳40、腳7、腳f、腳8，— 輸出—信號用于控制驅(qū)動電路； 導(dǎo)航電路由四對紅外發(fā)射、接收管和二對霍爾傳感器采集信號，輸出信號
經(jīng)多路切換電路U4后輸出到運算放大器U2進行信號處理，處理過的信號經(jīng)112
的腳7輸出至A/D轉(zhuǎn)換器的腳14進行A/D轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號進入微處
理器A進行處理，輸出信號用于控制驅(qū)動電路；
驅(qū)動電路接受微處理器A的控制，由四位數(shù)值比較器U9、 U,。，電機驅(qū)動 器Un和晶振電路U8組成，U9、 U，o取樣電平由U8的腳3、 4、 5、 6在4M晶振 分頻后得到，U,,的輸出信號分別控制兩個減速電機的方向和速度。
本發(fā)明的有益效果是通過單片機控制和纟T外線收發(fā)技術(shù)，采用直接自適 應(yīng)器對機器人進行軌跡控制的方案；進行脈寬調(diào)制(PWM)分段，步進式輸出 1Hz 3kHz的PWM，它占用的CPU時間短?？蓪崿F(xiàn)服務(wù)型機器人的自動導(dǎo)航、 避障、檢測和操作，無須人為操作，此設(shè)計的結(jié)構(gòu)簡單、成本低、可靠性好、 抗干擾能力強。


圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
圖2-l是本發(fā)明的原理總圖。
圖2-2是本發(fā)明的另一原理總圖。
圖3是圖2-2中電壓檢測電路的原理圖。
圖4是圖2-2中氣體檢測電路的原理圖。
圖5是圖2-1中顆粒流量檢測電路的原理圖。
圖6是圖2-2中防撞電路的原理圖。
圖7是圖2-1中對地紅外防跌落電路的原理圖。
圖8是圖2-1中導(dǎo)航電路的原理圖。
圖9是圖2-l中驅(qū)動電路的原理圖。
圖10是圖2-1中電源電路的原理圖。
圖11是圖2-1中電源開關(guān)電路的原理圖。
圖12是圖2-1中風(fēng)機及告警電路的原理圖。
具體實施例方式
如圖1所示，本實施例由微處理器A1、微處理器B2、 A/D轉(zhuǎn)換器3、電 壓檢測電路4、氣體檢測電路5、顆粒流量檢測電路6、防撞電路7、對地紅外防跌落電路8、導(dǎo)航電路9、驅(qū)動電路10和電源電路11組成。
如圖2、圖3所示，微處理器A (U12型號68HC705C9A，以下簡稱Uj2) 1和微處理器B (U則型號AT89C2051 ，以下簡稱U3Q1) 2組成單片機主控單 元，單片機主控單元和A/D轉(zhuǎn)換器3 (U3型號68HC68,以下簡稱U3)之間 通過功能端腳互相連接，實現(xiàn)控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換與操作。
電壓檢測電路4由電阻R3M、 R3。2、 R3。3、 Wi組成取樣電路，取樣電壓經(jīng)分 壓后輸送到比較器U3ooA(型號LM393)， U3ooA的腳2大約有2.5V左右的電壓， 而U300A腳3的電壓經(jīng)分壓后如果此電位高于腳2的電位,U300A的腳1輸出 高電平，反之輸出低電平，輸出信號送到U3()1的腳2，用于監(jiān)控系統(tǒng)的電壓并 點亮LED。
氣體檢測電路5中的氣體探頭檢測出空氣質(zhì)量污染嚴重時，由J303的腳3 輸出髙電平信號，送到比較器U300B的腳6，與U300B的腳5做電位比較，由于 腳6為反向輸入端，此時U300B的腳7輸出低電平，送到U3(H的腳8。如果空氣 質(zhì)量良好，則U300B的腳7輸出高電平。電阻R323、 W2、 C306組成一個基準電壓電路。
顆粒流量檢測電路6由JP7的腳4、 5導(dǎo)通5V紅外線發(fā)射管，該管與JP9 的腳5的接收管形成對射，當(dāng)固體顆粒擾動，使紅外線接收量降低，形成低電 平,直接發(fā)送信號到U3的腳19，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后進入微處理器1112進行處理， 輸出信號用于控制驅(qū)動電路10。
防撞電路7由二對紅外發(fā)射、接收管IR5、 IR6采集信號，從J鄧2的腳1、腳 4輸出二路信號，分別經(jīng)三極管Q3Q2、 Q3Q3放大后輸至微處理器U3(H的腳11和
腳9,輸出信號用于控制驅(qū)動電路10。
對地紅外防跌落電路8由四對紅外發(fā)射、接收管采集信號，紅外接收管的
輸入信號分別輸?shù)絁P9的腳7、 JP7的腳1、 JP5腳3、 JP2的腳5，其輸出信號分
別通過JP9的腳7、 JP7的腳1、 JPs的腳3、 JP2的腳5輸送到三極管Q則、Q抑2、 Q鄉(xiāng)、Qm的基極，信號經(jīng)放大后接入微處理器U12的腳40、腳7、腳5、腳8, 輸出信號用于控制驅(qū)動電路10。
導(dǎo)航電路9由四對紅外發(fā)射、接收管和二對霍爾傳感器采集信號，紅外接 收管恥、IR2、恥、IR4的輸入信號分別送到多路切換電路仏(型號MC14052B) 的腳11、 12、 15、 14, U4的輸出信號通過腳13、 3輸出到U2 (型號TLV2274M)的腳13、 IO進行信號處理，處理過的信號經(jīng)&敢腳:7—輸戰(zhàn)至仏的腳14進行( A/D轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號進入微處理器1112進行處理，輸出信號用于控制 驅(qū)動電路10。
霍爾傳感器Hi、 H2的輸出信號輸送到U3的腳9和腳n,經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后 的時序脈沖進入微處理器U12的腳34、 35，經(jīng)CPU運算后控制驅(qū)動電路10中 電機的轉(zhuǎn)向。
驅(qū)動電路10接受微處理器U12的控制，由四位數(shù)值比較器U9 (型號 MC74HC85)和Ul()(型號MC74HC85),電機驅(qū)動器Un (型號L6204)和晶 振電路Us (型號SN74HC393)組成?？刂菩盘栍晌⑻幚砥?！112的腳13、 14、 15、 16腳輸出至四位數(shù)值比較器U9的腳10、 12、 13、 15，微處理器1712的腳 18、 19、 20、 21輸出至四位數(shù)值比較器Un)的腳10、 12、 13、 15，經(jīng)判斷后， 其中一路U9的腳7和腳5輸出到Uu的腳9和腳12,再由Uu的腳4和腳18 輸出，控制JP2的腳1、 2的右減速電機的速度；另一路Uu)的腳7和腳5輸出 到Uu的腳2和腳19，由Uu的腳7和腳13輸出，控制JP5的腳1、 2左減速電 機的速度。U9、 Un)的取樣電平由U8的腳3、 4、 5、 6在4M晶振分頻后得到。
電源電路11, 12V電池電壓經(jīng)三端穩(wěn)壓管Us (型號78L05)穩(wěn)壓后，輸出 5V電壓，供給機器電源。其中Uu為主5V，供給CPU及其外設(shè)，Us為從5V, 供給探頭及U2、 U6 (型號TLV2272M)。
電源開關(guān)電路，當(dāng)按下電源"開"鍵時，Qs的基極處于高電平，Qs導(dǎo)通， 繼電器吸合，U^在通電后從腳12輸出高電平鎖住Q5的基極電位，讓繼電器一 直處于吸合狀態(tài)。當(dāng)按下"關(guān)"鍵時，Qs的基極為低電平，三極管截止，繼電 器斷開。
風(fēng)機及告警電路，當(dāng)要啟動12V電機時，仏2的腳IO輸出高電平，Q6導(dǎo)通， 風(fēng)機開始工作。Ru為下拉電阻，R,為保護電阻。同理，當(dāng)設(shè)備在需要告警時， U^的腳9輸出髙電平，Ch導(dǎo)通，蜂鳴器得電發(fā)出告警聲音。
權(quán)利要求
1、一種智能排泄物處理機器人控制系統(tǒng)，其特征在于該控制系統(tǒng)包括單片機主控單元、A/D轉(zhuǎn)換器(3)、電壓檢測電路(4)、氣體檢測電路(5)、顆粒流量檢測電路(6)、防撞電路(7)、對地紅外防跌落電路(8)、導(dǎo)航電路(9)、驅(qū)動電路(10)和電源電路(11)。
2、 單片機主控單元由微處理器A (1)和微處理器B (2)組成，微處理器 A (1)、微處理器B (2)和A/D轉(zhuǎn)換器(3)之間通過功能端腳互相連接，實 現(xiàn)控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換與操作。
3、 電壓檢測電路(4)的輸出信號送到處理器B (2)的腳2，用于監(jiān)控系 統(tǒng)的電壓。
4、 氣體檢測電路(5)的輸出信號送到微處理器B (2)的腳8，用于判斷 空氣的綜合質(zhì)量。
5、 顆粒流量檢測電路(6)由一對紅外發(fā)射、接收管采集信號，輸出的電 信號發(fā)送至A/D轉(zhuǎn)換器(3)的腳19，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后進入微處理器A (1) 進行處理，輸出信號用于控制驅(qū)動電路(10)。
6、 防撞電路(7)由二對紅外發(fā)射、接收管采集信號，輸出的二路信號分 別輸至微處理器B (2)的腳9和腳11，輸出信號用于控制驅(qū)動電路(10)。
7、 對地紅外防跌落電路(8)由四對紅外發(fā)射、接收管采集信號，其輸出 信號經(jīng)放大后接入微處理器A (1)的腳40、腳7、腳5、腳8，輸出信號用于 控制驅(qū)動電路(10)。
8、 導(dǎo)航電路(9)由四對紅外發(fā)射、接收管和二對霍爾傳感器釆集信號，輸出信號經(jīng)多路切換電路U4后輸出到運算放大器U2進行信號處理，處理過的信號經(jīng)112的腳7輸出至A/D轉(zhuǎn)換器(3)的腳14進行A/D轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的數(shù) 字信號進入微處理器A (1)進行處理，輸出信號用于控制驅(qū)動電路(10)。
9、 驅(qū)動電路(10)接受微處理器A (1)的控制，由P位數(shù)值比較器U9、 電機驅(qū)動器Un和晶振電路U8組成，U9、 U,。取樣電平由Us的腳3、 4、 5、 6在4M晶振分頻后得到，Un的輸出信號分別控制兩個減速電機的方向和速度。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種智能排泄物處理機器人控制系統(tǒng)，適用于在家庭、醫(yī)療服務(wù)空間等場所進行特殊人群護理等服務(wù)，著力于系統(tǒng)地研究嵌入式樣技術(shù)系統(tǒng)在智能產(chǎn)品中的導(dǎo)入，實現(xiàn)產(chǎn)品升值，探索改變現(xiàn)階段國內(nèi)殘障人群護理技術(shù)含量過低，高投入，低附加值的有效嘗試，算法上采用分片的高維數(shù)據(jù)處理，用近似的方法來表示原始向量，解釋噪波，電路上硅膠尿布內(nèi)置波形生成器，判斷用戶使用情況的機器人智能控制系統(tǒng)。
文檔編號B25J13/00GK101530366SQ20081003458
公開日2009年9月16日 申請日期2008年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月13日
發(fā)明者仲星明, 偉 肖 申請人:上海創(chuàng)繪機器人科技有限公司