一種障礙自動(dòng)規(guī)避控制電路的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種障礙自動(dòng)規(guī)避控制電路，屬于移動(dòng)型智能探索類技術(shù)領(lǐng)域。一種障礙自動(dòng)規(guī)避控制電路包括檢測(cè)信號(hào)采集回路、信號(hào)處理回路、狀態(tài)周期調(diào)制回路、工作狀態(tài)控制回路、脈寬調(diào)制回路、舵機(jī)轉(zhuǎn)向控制回路和舵機(jī)。檢測(cè)信號(hào)采集回路對(duì)前方障礙物進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)檢測(cè)到前方有障礙物時(shí),信號(hào)處理回路對(duì)檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行處理，觸發(fā)JK觸發(fā)器，啟動(dòng)避障工作過程，舵機(jī)轉(zhuǎn)向控制回路根據(jù)工作狀態(tài)控制回路輸出的舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向，將舵機(jī)脈寬調(diào)制回路的輸出傳送至舵機(jī)，控制舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的方向和角度。本實(shí)用新型能夠在檢測(cè)到障礙物時(shí)，根據(jù)工作狀態(tài)控制回路輸出的舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向，自動(dòng)繞開障礙物，具有調(diào)節(jié)方便，反應(yīng)靈敏的特點(diǎn)。
【專利說明】
一種障礙自動(dòng)規(guī)避控制電路
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型屬于移動(dòng)型智能探索類技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種障礙自動(dòng)規(guī)避控制電路。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著移動(dòng)型機(jī)器、智能型車輛以及探索類搶險(xiǎn)類探測(cè)技術(shù)的發(fā)展，人們希望機(jī)器能很大程度上代替人來完成此類任務(wù)，而機(jī)器在其移動(dòng)過程中的障礙自動(dòng)規(guī)避功能是保證其平穩(wěn)、順利工作的重要控制環(huán)節(jié)。所以現(xiàn)在障礙自動(dòng)規(guī)避的研究正如火如荼。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種障礙自動(dòng)規(guī)避控制電路，能夠?qū)崿F(xiàn)受外界其他干擾較小的自動(dòng)檢測(cè)且繞開障礙物，且調(diào)節(jié)方便，反應(yīng)靈敏。
[0004]—種障礙自動(dòng)規(guī)避控制電路，其特征在于:包括檢測(cè)信號(hào)采集回路、信號(hào)處理回路、狀態(tài)周期調(diào)制回路、工作狀態(tài)控制回路、脈寬調(diào)制回路、舵機(jī)轉(zhuǎn)向控制回路和舵機(jī);所述檢測(cè)信號(hào)采集回路采用傳感器對(duì)前方障礙物進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)信號(hào)采集回路連接信號(hào)處理回路，信號(hào)處理回路對(duì)傳感器的檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行處理，信號(hào)處理回路的輸出和狀態(tài)周期調(diào)制回路的輸出經(jīng)過一個(gè)與門合成，與門的輸出端連接工作狀態(tài)控制回路的輸入端，工作狀態(tài)控制回路的輸出端連接舵機(jī)轉(zhuǎn)向控制回路，脈寬調(diào)制回路的輸出端也連接舵機(jī)轉(zhuǎn)向控制回路，所述舵機(jī)轉(zhuǎn)向控制回路根據(jù)工作狀態(tài)控制回路輸出的舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向，將舵機(jī)脈寬調(diào)制回路的輸出傳送至舵機(jī)，控制舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的方向和角度。
[0005]所述檢測(cè)信號(hào)采集回路采用紅外傳感器對(duì)前方障礙物進(jìn)行檢測(cè)。
[0006]所述信號(hào)處理回路包括若干個(gè)邏輯門電路和JK觸發(fā)器，通過對(duì)傳感器送來的前方有障礙物的信號(hào)，啟動(dòng)避障工作過程。
[0007]所述工作狀態(tài)控制回路采用計(jì)數(shù)器回路，計(jì)數(shù)器的輸出信號(hào)取反后連接所述信號(hào)處理回路的邏輯門電路的與門電路的輸入端，計(jì)數(shù)器的輸出信號(hào)同時(shí)送入舵機(jī)轉(zhuǎn)向控制回路。
[0008]所述檢測(cè)信號(hào)采集回路連接信號(hào)處理回路的與門電路的輸入端，檢測(cè)信號(hào)采集回路的輸出信號(hào)和計(jì)數(shù)器的輸出信號(hào)取反后在所述與門電路進(jìn)行信號(hào)合成，合成后的信號(hào)觸發(fā)所述JK觸發(fā)器，啟動(dòng)避障工作過程。
[0009]所述計(jì)數(shù)器的最高位輸出端作為信號(hào)處理回路中的邏輯門電路的或門電路的輸入端，用來觸發(fā)所述JK觸發(fā)器，封鎖避障工作過程或復(fù)位避障工作過程。
[0010]所述的狀態(tài)周期調(diào)制回路采用時(shí)鐘電路，與所述工作狀態(tài)控制回路連接，調(diào)整避障工作過程中每個(gè)工作狀態(tài)的時(shí)間長(zhǎng)度。
[0011]有益效果
[0012]本實(shí)用新型的障礙自動(dòng)規(guī)避控制電路能夠在檢測(cè)到障礙物時(shí)，根據(jù)工作狀態(tài)控制回路輸出的舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向，將舵機(jī)脈寬調(diào)制回路的輸出傳送至舵機(jī)，自動(dòng)繞開障礙物，控制電路可以根據(jù)實(shí)際情況選擇從左轉(zhuǎn)向開始避障，或者從右轉(zhuǎn)向開始避障，具有調(diào)節(jié)方便，反應(yīng)靈敏的特點(diǎn)；傳感器在首次檢測(cè)到障礙物信號(hào)，經(jīng)處理后，在一個(gè)避障循環(huán)內(nèi)，再次檢測(cè)到的其他信號(hào)將不做處理，有效的屏蔽了其他信號(hào)對(duì)自動(dòng)避障控制裝置的干擾，所以很大程度上減少了機(jī)器接收信號(hào)過多而無法判斷轉(zhuǎn)向的問題，而且其具體所需的狀態(tài)數(shù)和路徑可以根據(jù)需要非常方便的進(jìn)行改變和設(shè)定。
【附圖說明】

[0013]圖1為本實(shí)用新型的功能框圖；
[0014]圖2為本實(shí)用新型的信號(hào)處理回路邏輯電路圖；
[0015]圖3為本實(shí)用新型的工作狀態(tài)控制回路電路圖；
[0016]圖4為本實(shí)用新型的移動(dòng)物體避障示意圖；
[0017]圖5為本實(shí)用新型的舵機(jī)轉(zhuǎn)向控制回路電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合具體實(shí)施例和附圖，進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型。
[0019]本實(shí)用新型的功能框圖，如圖1所示，一種障礙自動(dòng)規(guī)避控制電路包括檢測(cè)信號(hào)采集回路、信號(hào)處理回路、狀態(tài)周期調(diào)制回路、工作狀態(tài)控制回路、脈寬調(diào)制回路、舵機(jī)轉(zhuǎn)向控制回路和舵機(jī);所述檢測(cè)信號(hào)采集回路采用傳感器對(duì)前方障礙物進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)信號(hào)采集回路連接信號(hào)處理回路，信號(hào)處理回路對(duì)傳感器的檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行處理，信號(hào)處理回路的輸出和狀態(tài)周期調(diào)制回路的輸出經(jīng)過一個(gè)與門合成，與門的輸出端連接工作狀態(tài)控制回路的輸入端，工作狀態(tài)控制回路的輸出端連接舵機(jī)轉(zhuǎn)向控制回路，脈寬調(diào)制回路的輸出端也連接舵機(jī)轉(zhuǎn)向控制回路，所述舵機(jī)轉(zhuǎn)向控制回路根據(jù)工作狀態(tài)控制回路輸出的舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向，將舵機(jī)脈寬調(diào)制回路的輸出傳送至舵機(jī)，控制舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的方向和角度。
[0020]檢測(cè)信號(hào)采集回路的主要器件是傳感器，用于檢測(cè)運(yùn)動(dòng)物體前方是否有需要檢測(cè)的障礙物。當(dāng)傳感器未檢測(cè)到障礙物時(shí)，輸出為O;當(dāng)傳感器檢測(cè)到前方有障礙物時(shí)，輸出為
I。檢測(cè)距離可以通過調(diào)整傳感器的檢測(cè)靈敏度實(shí)現(xiàn)。傳感器可以采用紅外傳感器或者光電傳感器。
[0021]具體的一個(gè)實(shí)施例的信號(hào)處理回路邏輯電路可以如圖2所示意的電路實(shí)現(xiàn)，由一個(gè)四輸入與門、一個(gè)或門和一個(gè)JK觸發(fā)器構(gòu)成，用以判斷避障工作狀態(tài)的開始和結(jié)束。本實(shí)施例的工作狀態(tài)控制回路，如圖3所示，主要器件采用74LS192計(jì)數(shù)器，通過對(duì)74LS192加計(jì)數(shù)脈沖的控制，使輸出端Q2QiQo從000?111變化。系統(tǒng)初始狀態(tài)下，控制機(jī)構(gòu)向前直行運(yùn)動(dòng)，74LS192計(jì)數(shù)器輸出狀態(tài)Q3Q2Q1Qo為OOOOA2Q1Qo取反后接到四輸入與門，若傳感器并未檢測(cè)到前方有障礙物，輸出為O，則四輸入與門輸出為O，或門的兩個(gè)輸入端均為O，輸出為O，JK觸發(fā)器的CP脈沖端始終處于低電平，JK觸發(fā)器輸出處于低電平，使送到74LS192芯片的信號(hào)為O ；若傳感器檢測(cè)到前方有障礙物，輸出為I，則四輸入與門輸出為I，或門的一個(gè)輸入端為I，輸出為I，JK觸發(fā)器的CP脈沖端得到一個(gè)上跳沿信號(hào)，JK觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)一次，輸出為I，這使得送到74LS192芯片的信號(hào)為可調(diào)振蕩電路周期為Is?3s的方波信號(hào)，74LS192計(jì)數(shù)器輸出狀態(tài)Q3Q2QiQo開始進(jìn)行加計(jì)數(shù)的狀態(tài)變化;此后，傳感器輸出為O，由于Q2Q1Qo的輸出始終有一位為I，所以四輸入與門的輸出始終為0，可以確保在工作狀態(tài)的變化過程中不再受外部信號(hào)的干擾，同時(shí)使JK觸發(fā)器的CP脈沖端恢復(fù)低電平；當(dāng)Q3輸出由O變化成I時(shí)，或門的輸出為I，JK觸發(fā)器的CP脈沖端又一次得到一個(gè)上跳沿信號(hào)，JK觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)一次，輸出為O，可調(diào)振蕩電路周期為Is?3s的方波信號(hào)無法送到74LS192芯片，74LS192計(jì)數(shù)器輸出狀態(tài)Q3Q2Q1Q0停止加計(jì)數(shù)的狀態(tài)變化。
[0022]狀態(tài)周期調(diào)制回路可以采用555定時(shí)器構(gòu)成的可調(diào)振蕩電路，實(shí)現(xiàn)周期為Is?3s的時(shí)間調(diào)整，用以控制避障工作狀態(tài)中每個(gè)狀態(tài)的時(shí)間間隔，也可以通過調(diào)整振蕩器的元件參數(shù)實(shí)現(xiàn)更長(zhǎng)或更短時(shí)間控制。
[0023]74LS192加計(jì)數(shù)脈沖的控制，使輸出端Q2Q1Qo從000?111變化，其對(duì)應(yīng)關(guān)系為000直行;001左轉(zhuǎn)；O1直行;011右轉(zhuǎn)；100直行;1I右轉(zhuǎn)；110直行；111左轉(zhuǎn)；返回000狀態(tài)，至此完成依次循環(huán)，移動(dòng)物體避障示意如圖4所示；當(dāng)74LS192的輸出端Q3從0—1時(shí)，避障工作狀態(tài)的控制結(jié)束，同時(shí)將狀態(tài)周期調(diào)制回路輸出到74LS192計(jì)數(shù)器的CP端的與門封鎖，障礙自動(dòng)規(guī)避控制過程結(jié)束。
[0024]舵機(jī)脈寬調(diào)制回路由若干個(gè)555振蕩電路回路構(gòu)成，其數(shù)量可根據(jù)控制的精度進(jìn)行增減。舵機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)控制方式是一種脈寬調(diào)制，要求周期為20ms，通過調(diào)節(jié)占空比調(diào)整舵機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度:其中左轉(zhuǎn)45°對(duì)應(yīng)的占空比為1.2ms;直行45°對(duì)應(yīng)的占空比為1.5ms;右轉(zhuǎn)45°對(duì)應(yīng)的占空比為1.8ms。也可以通過調(diào)整使舵機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度更加精細(xì)。
[0025]本實(shí)施例的舵機(jī)轉(zhuǎn)向控制回路，如圖5所示，主要器件是74LS151數(shù)據(jù)選擇器，將74LS192計(jì)數(shù)器的輸出端Q2Q1Qo作為74LS151的地址輸入信號(hào)，舵機(jī)脈寬調(diào)制回路的輸出作為74LS151的數(shù)據(jù)輸入信號(hào);根據(jù)地址碼A2、^、知的狀態(tài)選擇Do?D7中某一個(gè)通道的數(shù)據(jù)輸送到輸出端Y，輸出端Y與舵機(jī)相連，即舵機(jī)轉(zhuǎn)向控制回路的輸出控制舵機(jī)工作。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種障礙自動(dòng)規(guī)避控制電路，其特征在于:包括檢測(cè)信號(hào)采集回路、信號(hào)處理回路、狀態(tài)周期調(diào)制回路、工作狀態(tài)控制回路、脈寬調(diào)制回路、舵機(jī)轉(zhuǎn)向控制回路和舵機(jī);所述檢測(cè)信號(hào)采集回路采用傳感器對(duì)前方障礙物進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)信號(hào)采集回路連接信號(hào)處理回路，信號(hào)處理回路對(duì)傳感器的檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行處理，信號(hào)處理回路的輸出和狀態(tài)周期調(diào)制回路的輸出經(jīng)過一個(gè)與門合成，與門的輸出端連接工作狀態(tài)控制回路的輸入端，工作狀態(tài)控制回路的輸出端連接舵機(jī)轉(zhuǎn)向控制回路，脈寬調(diào)制回路的輸出端也連接舵機(jī)轉(zhuǎn)向控制回路，所述舵機(jī)轉(zhuǎn)向控制回路根據(jù)工作狀態(tài)控制回路輸出的舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向，將舵機(jī)脈寬調(diào)制回路的輸出傳送至舵機(jī)，控制舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的方向和角度。2.如權(quán)利要求1所述的障礙自動(dòng)規(guī)避控制電路，其特征在于:所述檢測(cè)信號(hào)采集回路采用紅外傳感器對(duì)前方障礙物進(jìn)行檢測(cè)。3.如權(quán)利要求1所述的障礙自動(dòng)規(guī)避控制電路，其特征在于:所述信號(hào)處理回路包括若干個(gè)邏輯門電路和JK觸發(fā)器，通過對(duì)傳感器送來的前方有障礙物的信號(hào)，啟動(dòng)避障工作過程。4.如權(quán)利要求3之一所述的障礙自動(dòng)規(guī)避控制電路，其特征在于:所述工作狀態(tài)控制回路采用計(jì)數(shù)器回路，計(jì)數(shù)器的輸出信號(hào)取反后連接所述信號(hào)處理回路的邏輯門電路的與門電路的輸入端，計(jì)數(shù)器的輸出信號(hào)同時(shí)送入舵機(jī)轉(zhuǎn)向控制回路。5.如權(quán)利要求4所述的障礙自動(dòng)規(guī)避控制電路，其特征在于:所述檢測(cè)信號(hào)采集回路連接信號(hào)處理回路的與門電路的輸入端，檢測(cè)信號(hào)采集回路的輸出信號(hào)和計(jì)數(shù)器的輸出信號(hào)取反后在所述與門電路進(jìn)行信號(hào)合成，合成后的信號(hào)觸發(fā)所述JK觸發(fā)器，啟動(dòng)避障工作過程。6.如權(quán)利要求4或5所述的障礙自動(dòng)規(guī)避控制電路，其特征在于:所述計(jì)數(shù)器的最高位輸出端作為信號(hào)處理回路中的邏輯門電路的或門電路的輸入端，用來觸發(fā)所述JK觸發(fā)器，封鎖避障工作過程或復(fù)位避障工作過程。7.如權(quán)利要求1或3所述的障礙自動(dòng)規(guī)避控制電路，其特征在于:所述的狀態(tài)周期調(diào)制回路采用時(shí)鐘電路，與所述工作狀態(tài)控制回路連接，調(diào)整避障工作過程中每個(gè)工作狀態(tài)的時(shí)間長(zhǎng)度。
【文檔編號(hào)】G05D1/02GK205721369SQ201620547602
【公開日】2016年11月23日
【申請(qǐng)日】2016年6月7日
【發(fā)明人】甘明飴, 張靜之, 羅志軍
【申請(qǐng)人】上海工程技術(shù)大學(xué)