專利名稱：變電站智能巡檢機器人導航和控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種變電站智能巡檢機器人導航和控制系統(tǒng)，它適用于輪式移動機器人，尤其應用于變電站智能巡檢機器人。
背景技術(shù)：
隨著無人值守變電站的推廣發(fā)展，可以代替人工巡檢的變電站巡檢機器人發(fā)揮了越來越重要作用。而導航和運動控制系統(tǒng)的可靠性對機器人能否可靠運行起著關(guān)鍵作用。 現(xiàn)有的變電站巡檢機器人采用PMAC對電機進行控制，這種方案的優(yōu)勢是采用了現(xiàn)有成熟技術(shù)，開發(fā)周期短，在產(chǎn)品開發(fā)階段具有一定的優(yōu)勢。但是由于PMAC成本高，應用復雜，系統(tǒng)靈活性差，不利于變電站巡檢機器人產(chǎn)品的大規(guī)模推廣應用。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的就是為解決上述問題，提供一種變電站智能巡檢機器人導航和控制系統(tǒng)，它基于ATMEGU8單片機，該系統(tǒng)把機器人導航功能和運動控制功能融合在一起；該系統(tǒng)還帶有外部鐵電存儲器，可以存儲該系統(tǒng)的狀態(tài)和故障信息，方便分析和解決問題。為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用了如下技術(shù)方案一種變電站智能巡檢機器人導航和控制系統(tǒng)，它包括單片機，單片機與至少一組電機驅(qū)動器及電機連接，電機上設有編碼器，編碼器與單片機連接；同時單片機還與至少一個導航傳感器及通信接口和存儲器連接；單片機通過串行通訊接口與外部控制端通訊，接收控制端命令，向控制端反饋數(shù)據(jù)；單片機采集經(jīng)過隔離的導航傳感器信號，轉(zhuǎn)換為PWM脈沖信號發(fā)送給所述電機驅(qū)動器，控制電機運動以調(diào)整機器人姿態(tài)。所述通信接口為串行通訊接口。所述存儲器為外部存儲器。本實用新型的工作方法如下根據(jù)8個導航傳感器單個有信號和相鄰兩個有信號，將傳感器狀態(tài)劃分為15種狀態(tài)。為了節(jié)省程序的運算時間，提前根據(jù)每種狀態(tài)時對應的機器人姿態(tài)偏差，計算出每種狀態(tài)時對應的兩輪速度差值，存儲在一個數(shù)組里面。這樣， 當檢測到導航傳感器狀態(tài)變化時，只需要通過查表就能計算出兩輪速度。本實用新型的有益效果是基于通用的ATMEGU8單片機設計，成本低，開發(fā)方便。 將導航功能和電機控制統(tǒng)一設計，使用簡單，降低機器人設計的復雜程度。將8個導航傳感器組合為15種狀態(tài)，并預先計算機器人兩輪差速，提高了控制精度和執(zhí)行效率。帶有外部鐵電存儲器，可以記錄系統(tǒng)信息，方便對系統(tǒng)進行監(jiān)控和分析。

圖1是本專利的技術(shù)方案的系統(tǒng)連接圖。圖2是本專利控制軟件流程圖。
3[0012]其中，1、導航傳感器，2、電機，3、編碼器，4、單片機，5、電機驅(qū)動器，6、光電隔離單元，7、串行通訊接口，8、外部存儲器。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖與實施例對本實用新型做進一步說明。附圖1中，一種變電站智能巡檢機器人導航和控制系統(tǒng)，它包括單片機4，單片機4 與至少一組電機驅(qū)動器5及電機2連接，電機2上設有編碼器3，編碼器3與單片機4連接； 同時單片機4還與至少一個導航傳感器1及通信接口和存儲器連接。所述單片機4通過光電隔離單元6與導航傳感器1連接。所述通信接口為串行通訊接口 7。所述存儲器為外部存儲器8。本實用新型中，導航傳感器1，用于采集機器人偏離路徑的垂直距離，可以使用光電傳感器或者磁傳感器。光電隔離單元6，用于將導航傳感器1的信號降壓，整形和隔離。 單片機4通過串行通訊接口 7與外部控制端通訊，接收控制端命令，向控制端反饋數(shù)據(jù)。采集經(jīng)過隔離的導航傳感器信號，獲取機器人行走的姿態(tài)偏差。根據(jù)此偏差信號計算出左右兩輪的行走速度，并轉(zhuǎn)換為PWM脈沖信號發(fā)送給驅(qū)動器，控制電機運動以達到調(diào)整機器人姿態(tài)的目的。采集電機編碼器3信號，計算機器人速度和行駛的距離。采集該裝置本身的狀態(tài)，如果出現(xiàn)故障，將故障信息連同出現(xiàn)故障的時間信息一起存儲到外部存儲器中。本專利中單片機4使用ATMEGU8單片機。電機驅(qū)動器5，用于接收PWM信號，控制電機運動。編碼器3，用于采集電機2的轉(zhuǎn)速，以獲取機器人運行速度和行駛的距離。串行通訊接口 7，用于與外部控制端通訊。外部存儲器8，用于存儲該系統(tǒng)的狀態(tài)和故障信息。本專利中使用了 256K的鐵電存儲器，帶有外部時鐘。在圖2標示了該專利中機器人一次運動的控制流程，首先機器人必須先接收到控制端的控制命令，讓機器人運動起來。然后，程序定時檢測導航傳感器狀態(tài)，如果傳感器狀態(tài)發(fā)生了變化，則通過查表獲取該狀態(tài)下對應的兩輪速度差，對兩輪速度進行調(diào)整。如果傳感器狀態(tài)沒有變化，則保持原先的運動狀態(tài)。
權(quán)利要求1.一種變電站智能巡檢機器人導航和控制系統(tǒng)，其特征是，它包括單片機，單片機與至少一組電機驅(qū)動器及電機連接，電機上設有編碼器，編碼器與單片機連接；同時單片機還與至少一個導航傳感器及通信接口和存儲器連接；單片機通過串行通訊接口與外部控制端通訊，接收控制端命令，向控制端反饋數(shù)據(jù)；單片機采集經(jīng)過隔離的導航傳感器信號，轉(zhuǎn)換為 PWM脈沖信號發(fā)送給所述電機驅(qū)動器，控制電機運動以調(diào)整機器人姿態(tài)。
2.如權(quán)利要求1所述的變電站智能巡檢機器人導航和控制系統(tǒng)，其特征是，所述單片機通過光電隔離單元與導航傳感器連接。
3.如權(quán)利要求1所述的變電站智能巡檢機器人導航和控制系統(tǒng)，其特征是，所述通信接口為串行通訊接口。
4.如權(quán)利要求1所述的變電站智能巡檢機器人導航和控制系統(tǒng)，其特征是，所述存儲器為外部存儲器。
專利摘要本實用新型公開了一種變電站智能巡檢機器人導航和控制系統(tǒng)，它包括單片機，單片機與至少一組電機驅(qū)動器及電機連接，電機上設有編碼器，編碼器與單片機連接；同時單片機還與至少一個導航傳感器及通信接口和存儲器連接；單片機通過串行通訊接口與外部控制端通訊，接收控制端命令，向控制端反饋數(shù)據(jù)；單片機采集經(jīng)過隔離的導航傳感器信號，轉(zhuǎn)換為PWM脈沖信號發(fā)送給所述電機驅(qū)動器，控制電機運動以調(diào)整機器人姿態(tài)。本實用新型成本低，開發(fā)方便，降低了機器人設計的復雜程度。通過預先計算機器人兩輪差速，提高了控制精度和執(zhí)行效率。帶有外部鐵電存儲器，可以記錄系統(tǒng)信息，方便對系統(tǒng)進行監(jiān)控和分析。
文檔編號G05D3/12GK202205099SQ201120274359
公開日2012年4月25日 申請日期2011年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月30日
發(fā)明者付崇光, 孫勇, 欒貽青, 王明瑞, 王飛 申請人:山東魯能智能技術(shù)有限公司