本發(fā)明涉及機(jī)器人控制系統(tǒng)，具體涉及一種智能工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

工業(yè)機(jī)器人是面向工業(yè)領(lǐng)域的多關(guān)節(jié)機(jī)械手或多自由度的機(jī)器裝置，它能自動(dòng)執(zhí)行工作，是靠自身動(dòng)力和控制能力來(lái)實(shí)現(xiàn)各種功能的一種機(jī)器。它可以接受人類指揮，也可以按照預(yù)先編排的程序運(yùn)行，現(xiàn)代的工業(yè)機(jī)器人還可以根據(jù)人工智能技術(shù)制定的原則綱領(lǐng)行動(dòng)。已知最早的工業(yè)機(jī)器人，符合ISO定義是由“條例”格里菲斯P·泰勒于1937年完成并出版的雜志，1938年3月。幾乎完全是用吊車狀裝置建成的件和動(dòng)力由單個(gè)電動(dòng)機(jī)。運(yùn)動(dòng)五軸是可能的，包括搶而搶旋轉(zhuǎn)。自動(dòng)化是用穿孔紙帶通電螺線管，這將有利于起重機(jī)的控制桿的運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。該機(jī)器人可以在預(yù)先設(shè)定的圖案疊積木。需要為每個(gè)所需的運(yùn)動(dòng)馬達(dá)的轉(zhuǎn)數(shù)，第一次繪制在坐標(biāo)紙上。然后這個(gè)信息被轉(zhuǎn)移到紙帶上，從而也推動(dòng)了機(jī)器人的單個(gè)馬達(dá)。1997，克里斯舒特建造的機(jī)器人的完整副本。工業(yè)機(jī)器人在歐洲起飛相當(dāng)快，既ABB機(jī)器人和庫(kù)卡機(jī)器人帶來(lái)機(jī)器人市場(chǎng)在1973年ABB機(jī)器人推出IRB6，世界上首位市售全電動(dòng)微型處理器控制的機(jī)器人。前兩個(gè)IRB6機(jī)器人被出售給馬格努森在瑞典進(jìn)行研磨和拋光管彎曲并在1974年1月被安裝在生產(chǎn)同樣是在1973年，庫(kù)卡機(jī)器人建立了自己的第一個(gè)機(jī)器人，被稱為FAMULUS，也1第一關(guān)節(jié)機(jī)器人具有6機(jī)電驅(qū)動(dòng)軸。工業(yè)機(jī)器人是面向工業(yè)領(lǐng)域的多關(guān)節(jié)機(jī)械手或多自由度的機(jī)器裝置，能自動(dòng)執(zhí)行工作，是靠自身動(dòng)力和控制能力來(lái)實(shí)現(xiàn)各種功能的一種機(jī)器，可以接受人類指揮，也可以按照預(yù)先編排的程序運(yùn)行，現(xiàn)代的工業(yè)機(jī)器人還可以根據(jù)人工智能技術(shù)制定的原則綱領(lǐng)行動(dòng)。在專利號(hào)為CN201510309100的專利文件中，公開(kāi)了一種工業(yè)機(jī)器人教學(xué)用微處理器的控制電路，包括第一模塊、第二模塊、第三模塊、第四模塊、第五模塊和第六模塊，第五模塊分別與第一模塊、第三模塊、第四模塊、第六模塊相連接，第一模塊連接有DDR芯片，DDR芯片與第二模塊相連。本發(fā)明涉及多種電源電壓，通過(guò)專門的電源轉(zhuǎn)換芯片供給從而滿足了外界的供電需求；采用DDR芯片實(shí)現(xiàn)對(duì)圖像圖形數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)；具有模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊ADC，以實(shí)現(xiàn)高精度采集模擬量信號(hào)；采用NANDFLASH芯片，可存儲(chǔ)大容量的程序和數(shù)據(jù)信息，且掉電不丟失，兼容10M、100M、1000M的以太網(wǎng)，以及雙路高速USB2.0，大大提高了通信的速度和有效使用率。

上述專利文件通過(guò)專門的電源轉(zhuǎn)換芯片供給從而滿足了外界的供電需求；采用DDR芯片實(shí)現(xiàn)對(duì)圖像圖形數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)；具有模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊ADC，以實(shí)現(xiàn)高精度采集模擬量信號(hào)；可外接觸摸式液晶屏，主要用于顯示工業(yè)機(jī)器人的狀態(tài)、參數(shù)、坐標(biāo)系、速度、程序等相關(guān)的應(yīng)用信息。但是對(duì)于如何提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作便捷，安全性更高的智能工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)缺少技術(shù)性解決方案。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

(一)解決的技術(shù)問(wèn)題

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種智能工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)，用于解決如何提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作便捷，安全性更高的智能工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)的問(wèn)題。

(二)技術(shù)方案

為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

一種智能工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)，包括控制部分和操作機(jī)部分，所述控制部分包括智能控制裝置、信息處理器和放大執(zhí)行裝置；其特征在于：包括過(guò)流保護(hù)電路、驅(qū)動(dòng)電路、無(wú)線通信部分、超聲波測(cè)距傳感器電路和語(yǔ)音電路；所述驅(qū)動(dòng)電路是一個(gè)全橋驅(qū)動(dòng)電路，Q1，Q2，Q3，Q4四個(gè)三極管組成4個(gè)橋臂，Q5控制Q2和Q3的導(dǎo)通和關(guān)斷，Q6控制Q1和Q4的導(dǎo)通和關(guān)斷，驅(qū)動(dòng)電路分別用于后輪動(dòng)力驅(qū)動(dòng)電路和前輪方向驅(qū)動(dòng)電路，當(dāng)1管腳為高電平，2管腳為低電平時(shí)時(shí)Q1和Q4導(dǎo)通，Q2和Q3截止，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)；當(dāng)1管腳為低電平，2管腳為高電平時(shí)時(shí)Q1和Q4截止，Q2和Q3導(dǎo)通，所述電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，過(guò)流保護(hù)電路用于過(guò)流保護(hù)使用，所述無(wú)線通信部分用于無(wú)線通信遠(yuǎn)程連接，所述超聲波測(cè)距傳感器電路用于機(jī)器人的距離判定，所述語(yǔ)音電路用于語(yǔ)音輸入和輸出，實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音控制識(shí)別。

優(yōu)選的，所述過(guò)流保護(hù)電路是防止在電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，電機(jī)出現(xiàn)超載或堵轉(zhuǎn)而使得電樞繞組電流過(guò)大損害電機(jī)甚至引發(fā)火災(zāi)；另一方面是由于電機(jī)肩動(dòng)時(shí)啟動(dòng)電流很大，往往不能直接啟動(dòng)，既需要等勵(lì)磁繞組逐漸建立磁場(chǎng)后再正常運(yùn)行，又希望電機(jī)以盡量快的速度肩動(dòng)起來(lái)，過(guò)流保護(hù)對(duì)電流進(jìn)行斬波，可以使電機(jī)安全快速地啟動(dòng)。

優(yōu)選的，所述無(wú)線通信部分采用了TCP/IP協(xié)議，該協(xié)議是Internet上的通用協(xié)議，使用該協(xié)議，可以通過(guò)任何接入Internet的計(jì)算機(jī)來(lái)控制移動(dòng)機(jī)器人，采用了HTTP協(xié)議，利用超文本來(lái)傳遞數(shù)據(jù)和控制命令。

優(yōu)選的，所述超聲波測(cè)距傳感器電路包括超聲波發(fā)射電路和超聲波接收電路。

優(yōu)選的，所述超聲波發(fā)射電路由數(shù)字集成電路構(gòu)成的超聲波振蕩電路，振蕩器產(chǎn)生的高頻電壓信號(hào)通過(guò)電容C2隔除掉了信號(hào)中的直流量并給超聲波換能器MA40S2S。其工作過(guò)程：U1A和UlB產(chǎn)生與超聲波頻率相對(duì)應(yīng)的高頻電壓信號(hào)，該信號(hào)通過(guò)反向器U1C變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)方波信號(hào)，再經(jīng)功率放大，C2隔除直流信號(hào)后加在超聲波換能器MA40S2S進(jìn)行超聲波發(fā)射。如果超聲波換能器長(zhǎng)時(shí)間加直流電壓，會(huì)使其特性明顯變差，因此一般對(duì)交流電壓進(jìn)行隔除直流處理。U2A為74ALS00與非門，control_port引腳為控制口，當(dāng)control_port為高電平時(shí)，超聲波換能器發(fā)射超聲波信號(hào)。

優(yōu)選的，所述超聲波接收電路的超聲波接收換能器采用MA40S2R，對(duì)換能器接收到的信號(hào)采用集成運(yùn)算放大器LM324進(jìn)行信號(hào)放大，經(jīng)過(guò)三級(jí)放大后，通過(guò)電壓比較器LM339將正弦信號(hào)轉(zhuǎn)換為TTL脈沖信號(hào)，INT_Port與單片機(jī)中斷管腳相連，當(dāng)接收到中斷信號(hào)后，單片機(jī)立即進(jìn)入中斷并對(duì)超聲波信號(hào)進(jìn)行處理和判斷。

優(yōu)選的，所述語(yǔ)音電路中VM IC提供傳聲器的電源，VSS是系統(tǒng)的模擬地，VCM為參考電壓，1腳和2腳分別是傳聲器X1的正極、負(fù)極的輸入引腳，當(dāng)對(duì)著傳聲器講話時(shí)，1腳和2腳將隨著傳聲器輸入的聲音產(chǎn)生變化的波形，并在SPCE061A的兩個(gè)端口處形成兩路反相的波形，送到SPCE061A控制器內(nèi)部的運(yùn)算放大器進(jìn)行音頻放大，經(jīng)過(guò)放大的音頻信號(hào)，通過(guò)ADC轉(zhuǎn)化器轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，保存到相應(yīng)的寄存器中，然后對(duì)這些數(shù)字音頻信號(hào)進(jìn)行壓縮、辨識(shí)、播放處理。

優(yōu)選的，所述智能工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)還包括報(bào)警電路，所述報(bào)警電路中當(dāng)電池電壓低于44.5V時(shí)，觸發(fā)輸入2腳電壓小于1/3VCC，3腳輸出高電平，三極管Q2導(dǎo)通，驅(qū)動(dòng)蜂鳴器Hl發(fā)聲和發(fā)光二極管D1發(fā)光來(lái)報(bào)警；當(dāng)電池電壓高于48.5V時(shí)，觸發(fā)輸入6腳電壓高于2/3VCC，3腳輸出低電平，三極管Q2關(guān)斷，停止報(bào)警。通過(guò)調(diào)整可調(diào)電阻W1和W2的阻值來(lái)設(shè)定上下限電壓值，這種雙限比較電路的設(shè)計(jì)可以有效防止電池欠壓在臨界點(diǎn)時(shí)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器供電電源的抖動(dòng)。

(三)有益效果

本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)電路是一個(gè)全橋驅(qū)動(dòng)電路，過(guò)流保護(hù)電路是防止在電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，電機(jī)出現(xiàn)超載或堵轉(zhuǎn)而使得電樞繞組電流過(guò)大損害電機(jī)甚至引發(fā)火災(zāi)；另一方面是由于電機(jī)肩動(dòng)時(shí)啟動(dòng)電流很大，往往不能直接啟動(dòng)，既需要等勵(lì)磁繞組逐漸建立磁場(chǎng)后再正常運(yùn)行，又希望電機(jī)以盡量快的速度肩動(dòng)起來(lái)，過(guò)流保護(hù)對(duì)電流進(jìn)行斬波，可以使電機(jī)安全快速地啟動(dòng)。無(wú)線通信部分用于無(wú)線通信遠(yuǎn)程連接，超聲波測(cè)距傳感器電路用于機(jī)器人的距離判定，語(yǔ)音電路用于語(yǔ)音輸入和輸出，實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音控制識(shí)別，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作便捷，安全性更高，具有很強(qiáng)的創(chuàng)造性。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發(fā)明的控制部分結(jié)構(gòu)框圖；

圖2是本發(fā)明的無(wú)線通信部分的系統(tǒng)圖；

圖3是本發(fā)明的語(yǔ)音電路的電路原理圖；

圖4是本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)電路原理圖；

圖5是本發(fā)明的超聲波發(fā)射電路原理圖；

圖6是本發(fā)明的超聲波接收電路原理圖；

圖7是本發(fā)明的報(bào)警電路原理圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

一種智能工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)，包括控制部分和操作機(jī)部分，控制部分包括智能控制裝置、信息處理器和放大執(zhí)行裝置；包括過(guò)流保護(hù)電路、驅(qū)動(dòng)電路、無(wú)線通信部分、超聲波測(cè)距傳感器電路和語(yǔ)音電路；如圖4所示的驅(qū)動(dòng)電路是一個(gè)全橋驅(qū)動(dòng)電路，Q1，Q2，Q3，Q4四個(gè)三極管組成4個(gè)橋臂，Q5控制Q2和Q3的導(dǎo)通和關(guān)斷，Q6控制Q1和Q4的導(dǎo)通和關(guān)斷，驅(qū)動(dòng)電路分別用于后輪動(dòng)力驅(qū)動(dòng)電路和前輪方向驅(qū)動(dòng)電路，當(dāng)1管腳為高電平，2管腳為低電平時(shí)時(shí)Q1和Q4導(dǎo)通，Q2和Q3截止，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)；當(dāng)1管腳為低電平，2管腳為高電平時(shí)時(shí)Q1和Q4截止，Q2和Q3導(dǎo)通，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，過(guò)流保護(hù)電路用于過(guò)流保護(hù)使用，無(wú)線通信部分用于無(wú)線通信遠(yuǎn)程連接，超聲波測(cè)距傳感器電路用于機(jī)器人的距離判定，語(yǔ)音電路用于語(yǔ)音輸入和輸出，實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音控制識(shí)別。

優(yōu)選的，過(guò)流保護(hù)電路是防止在電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，電機(jī)出現(xiàn)超載或堵轉(zhuǎn)而使得電樞繞組電流過(guò)大損害電機(jī)甚至引發(fā)火災(zāi)；另一方面是由于電機(jī)肩動(dòng)時(shí)啟動(dòng)電流很大，往往不能直接啟動(dòng)，既需要等勵(lì)磁繞組逐漸建立磁場(chǎng)后再正常運(yùn)行，又希望電機(jī)以盡量快的速度肩動(dòng)起來(lái)，過(guò)流保護(hù)對(duì)電流進(jìn)行斬波，可以使電機(jī)安全快速地啟動(dòng)。

如圖2所示的無(wú)線通信部分采用了TCP/IP協(xié)議，該協(xié)議是Internet上的通用協(xié)議，使用該協(xié)議，可以通過(guò)任何接入Internet的計(jì)算機(jī)來(lái)控制移動(dòng)機(jī)器人，采用了HTTP協(xié)議，利用超文本來(lái)傳遞數(shù)據(jù)和控制命令。

優(yōu)選的，超聲波測(cè)距傳感器電路包括超聲波發(fā)射電路和超聲波接收電路。

如圖5所示超聲波發(fā)射電路由數(shù)字集成電路構(gòu)成的超聲波振蕩電路，振蕩器產(chǎn)生的高頻電壓信號(hào)通過(guò)電容C2隔除掉了信號(hào)中的直流量并給超聲波換能器MA40S2S。其工作過(guò)程：U1A和UlB產(chǎn)生與超聲波頻率相對(duì)應(yīng)的高頻電壓信號(hào)，該信號(hào)通過(guò)反向器U1C變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)方波信號(hào)，再經(jīng)功率放大，C2隔除直流信號(hào)后加在超聲波換能器MA40S2S進(jìn)行超聲波發(fā)射。如果超聲波換能器長(zhǎng)時(shí)間加直流電壓，會(huì)使其特性明顯變差，因此一般對(duì)交流電壓進(jìn)行隔除直流處理。U2A為74ALS00與非門，control_port引腳為控制口，當(dāng)control_port為高電平時(shí)，超聲波換能器發(fā)射超聲波信號(hào)。

如圖6所示的超聲波接收電路的超聲波接收換能器采用MA40S2R，對(duì)換能器接收到的信號(hào)采用集成運(yùn)算放大器LM324進(jìn)行信號(hào)放大，經(jīng)過(guò)三級(jí)放大后，通過(guò)電壓比較器LM339將正弦信號(hào)轉(zhuǎn)換為TTL脈沖信號(hào)，INT_Port與單片機(jī)中斷管腳相連，當(dāng)接收到中斷信號(hào)后，單片機(jī)立即進(jìn)入中斷并對(duì)超聲波信號(hào)進(jìn)行處理和判斷。

如圖3所示的語(yǔ)音電路中VM IC提供傳聲器的電源，VSS是系統(tǒng)的模擬地，VCM為參考電壓，1腳和2腳分別是傳聲器X1的正極、負(fù)極的輸入引腳，當(dāng)對(duì)著傳聲器講話時(shí)，1腳和2腳將隨著傳聲器輸入的聲音產(chǎn)生變化的波形，并在SPCE061A的兩個(gè)端口處形成兩路反相的波形，送到SPCE061A控制器內(nèi)部的運(yùn)算放大器進(jìn)行音頻放大，經(jīng)過(guò)放大的音頻信號(hào)，通過(guò)ADC轉(zhuǎn)化器轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，保存到相應(yīng)的寄存器中，然后對(duì)這些數(shù)字音頻信號(hào)進(jìn)行壓縮、辨識(shí)、播放處理。

如圖7所示的報(bào)警電路，報(bào)警電路中當(dāng)電池電壓低于44.5V時(shí)，觸發(fā)輸入2腳電壓小于1/3VCC，3腳輸出高電平，三極管Q2導(dǎo)通，驅(qū)動(dòng)蜂鳴器Hl發(fā)聲和發(fā)光二極管D1發(fā)光來(lái)報(bào)警；當(dāng)電池電壓高于48.5V時(shí)，觸發(fā)輸入6腳電壓高于2/3VCC，3腳輸出低電平，三極管Q2關(guān)斷，停止報(bào)警。通過(guò)調(diào)整可調(diào)電阻W1和W2的阻值來(lái)設(shè)定上下限電壓值，這種雙限比較電路的設(shè)計(jì)可以有效防止電池欠壓在臨界點(diǎn)時(shí)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器供電電源的抖動(dòng)。

需要說(shuō)明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語(yǔ)僅僅用來(lái)將一個(gè)實(shí)體或者操作與另一個(gè)實(shí)體或操作區(qū)分開(kāi)來(lái)，而不一定要求或者暗示這些實(shí)體或操作之間存在任何這種實(shí)際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語(yǔ)“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過(guò)程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒(méi)有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過(guò)程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒(méi)有更多限制的情況下，由語(yǔ)句“包括一個(gè)……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過(guò)程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。

以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。