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1、智能机器人电气控制装置的制作方法专利名称：智能机器人电气控制装置的制作方法技术领域：本实用新型属于一种控制装置，特别是一种管道清扫智能机器人电气控制装置。背景技术：目前，管道清扫机器人的电气系统一般是采用控制卡+转接板+电气板模式。其转接板功能齐全、体积大、价格高，信号接口固定，而且无法与其它电路集成在一起，需单独设计一块电气板来集成电源及传感器等元件。发明内容本实用新型的目的是提供一种集成了传感电路、电源电路、直流电机起停及换向电路的电气板的管道清扫智能机器人电气控制装置。 为了实现上述目的，本实用新型包括电气板、控制单元和执行单元，控制单元包括无线通讯模块、无线视频模块、运动控制卡和CCD
2、摄像头，执行单元包括伺服电机驱动系统、步进电机驱动系统、直流电机和红外传感器，伺服电机驱动系统由直流伺服电机驱动器+型光电编码器+直流伺服电机组成，智能清扫机器人左右各安装1套，以构成其差动驱动系统，步进电机驱动系统用来执行刷头电机升降，其特点是电气板是一块集成传感信号采集电路、电源电路、直流电机控制电路和电机驱动系统接口的印制板，同时，电气板还给无线通讯模块及无线视频模块供电，电源电路由两部分组成，一部分由DC/DC电源模块组成，用来给控制卡供电，另一部分由TI电源芯片TPS5410D组成，用来给智能机器人照明系统供电。 上述传感信号采集电路包括倾斜信号采集电路，倾斜信号采集电路由左右方向倾
3、斜计Nl、前后方向倾斜计N2、固态继电器Dl、电阻器Rl-R3、电容器Cl-C4构成，其中 左右方向倾斜计Nl的第8脚接电源VCC，并通过电容器Cl与电源负极相连，左右方向倾斜计Nl的输出通过电阻器Rl与固态继电器Dl的第7脚相接； 前后方向倾斜计N2的第8脚接电源VCC，并通过电容器C2与电源负极相连，前后方向倾斜计N2的输出通过电阻器R2与固态继电器Dl的第5脚相接； 固态继电器D1的第1、3脚通过电阻器R3与电源VCC相连，固态继电器D1的第7、5脚还分别通过电容器C3和电容器C4与电源负极相连，固态继电器Dl的第2、4脚分别与控制单元输出的左右倾斜采集控制信号QXJ1和前后倾斜采集控制
4、信号QXJ2相连接，固态继电器Dl的第6、8脚相连输出倾斜信号。 上述直流电机控制电路包括直流电机起停及换向电路，直流电机起停及换向电路由起停继电器K1、换向继电器K2构成，其中 起停继电器Kl的两个动触点13、4相连，并通过自恢复保险丝与直流电源的正极相接，起停继电器K1的两个常闭触点11、6空置，起停继电器K1的两个常开触点9、8并联后与换向继电器K2的第一动触点4相连接，起停继电器K1的的线圈分别与电源正极VCC和控制单元输出的直流电机起停信号QTKG相连接；0011 换向继电器K2的第二动触点13与直流电源的负极相连，换向继电器K2的第一常开触点9与第二常闭触点6相连，换向继电器K2的
5、第二常开触点8与第一常闭触点11相接，第一常开触点9和第一常闭触点11还分别通过连接座XI与直流电机控制端连接。0012 本实用新型的优点是采用模块化、小型化设计，通用性好，互换性强。并且接插件信号点根据各功能模块设计，集成度高，插拔方便。图1为本实用新型原理框图。 图2为本实用新型倾斜信号采集电路原理图。 图3为本实用新型直流电机起停及换向电路原理图。具体实施方式以下结合附图对本实用新型作进一步的详细描述。 本实用新型包括电气板、控制单元和执行单元，电气板是一块集成传感信号采集电路、电源电路、直流电机控制电路和电机驱动系统接口的印制板(图l)，传感信号采集电路包括倾斜信号采集电路，直流电机控
6、制电路包括直流电机起停及换向电路。0018 本实用新型的工作原理是智能机器人小车系统上电后，上位机(笔记本电脑)先通过无线通讯模块搜索控制板卡，搜索成功后，便可以通过笔记本电脑上智能机器人控制软件远程操控机器人前进、后退、左转、右转、刷头升降及清扫动作。智能机器人通过左侧红外测距传感器可以实现沿墙行走，通过安装在电气板上的倾斜计机器人可以实现防侧翻及倾倒。通过安装在机器人底部的光电开关，当检测到前面有大于50mm的坑时，机器人会立即停止前进以防掉进坑中。笔记本电脑通过采集光电编码器的读数可以测量机器人行走过的距离；并且通过采集光电编码器的读数可以测量出机器人转弯角度的大小。0019 本实用新型
7、倾斜计信号采集电路工作原理是因所用控制卡只有两路模拟量输入口 ，而传感信号的采集有4路模拟量(两路红外传感信号与两路倾斜计信号)，故而需要由开关来对其进行切换，本实用新型采用固态继电器来实现(图2)，当Dl固态继电器2脚倾斜采集信号QXJ1为低电平时，D1固态继电器7脚与8脚导通，及AIN1+输出倾斜计Nl (左右方向)的倾角信号；当Dl固态继电器4脚倾斜采集信号QXJ2为低电平时，Dl固态继电器5脚与6脚导通，及AINl+输出倾斜计N2(前后方向)的倾角信号；而QXJ1及QXJ2由控制卡的数字量输出口控制，在编制控制软件时QXJ1及QXJ2信号每100ms切换一次。因固态继电器无机械接触，使
8、用寿命可达108-1012次，即至少可以切换几亿次，以100ms间隔计算，1亿次便可用上347个工作日(1工作日以8小时每天计算)，说明该方案可以满足使用寿命要求。 直流电机起停及换向电路工作原理是当Kl起停继电器16脚起停开关(QTKG)为低电平时，K1起停继电器闭合，即Kl起停继电器的13、4脚与8、9脚相连，直流电机1、2脚加上了24V直流电压，直流电机正转；当K1起停继电器16脚起停开关(QTKG)为高电平时，Kl起停继电器不动作，即Kl起停继电器的13、4脚仍与6和11脚相连，直流电机只有2脚与地相连，1脚悬空，此时直流电机不转，即控制K1起停继电器16脚电平的高低就可以实现直流电机
9、的起停。当K2换向继电器16脚换向开关(HXKG)为低电平时，K2换向继电器闭4合，即K2换向继电器的4脚与8脚相连、13脚与9脚相连，直流电机1、2脚加上了 24V直流电压(与闭合前极性相反)，直流电机反转；即控制K2换向继电器16脚电平的高低就可以实现直流电机的正反转。而起停开关信号及换向开关信号由控制卡的数字量输出口控制，控制卡又通过无线设备与上位机相连，因而该直流电机的起停及换向可实现远距离无线控制。 本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。权利要求一种智能机器人电气电气控制装置，包括电气板、控制单元和执行单元，控制单元包括无线通讯模块、无线视频模块、运动控制
10、卡和CCD摄像头，执行单元包括伺服电机驱动系统、步进电机驱动系统、直流电机和红外传感器，伺服电机驱动系统由直流伺服电机驱动器+型光电编码器+直流伺服电机组成，智能清扫机器人左右各安装1套，以构成其差动驱动系统，步进电机驱动系统用来执行刷头电机升降，其特征在于电气板是一块集成传感信号采集电路、电源电路、直流电机控制电路和电机驱动系统接口的印制板，同时，电气板还给无线通讯模块及无线视频模块供电，电源电路由两部分组成，一部分由DC/DC电源模块组成，用来给控制卡供电，另一部分由TI电源芯片TPS5410D组成，用来给智能机器人照明系统供电。2. 如权利要求1所述的智能机器人电气电气控制装置，其特征在
11、于传感信号采集电 路包括倾斜信号采集电路，倾斜信号采集电路由左右方向倾斜计N1、前后方向倾斜计N2、 固态继电器Dl、电阻器Rl-R3、电容器Cl-C4构成，其中左右方向倾斜计N1的第8脚接电源VCC，并通过电容器C1与电源负极相连，左右方向 倾斜计N1的输出通过电阻器R1与固态继电器D1的第7脚相接；前后方向倾斜计N2的第8脚接电源VCC，并通过电容器C2与电源负极相连，前后方向 倾斜计N2的输出通过电阻器R2与固态继电器Dl的第5脚相接；固态继电器D1的第1、3脚通过电阻器R3与电源VCC相连，固态继电器D1的第7、5脚 还分别通过电容器C3和电容器C4与电源负极相连，固态继电器D1的第2
12、、4脚分别与控制 单元输出的左右倾斜采集控制信号QXJ1和前后倾斜采集控制信号QXJ2相连接，固态继电 器Dl的第6、8脚相连输出倾斜信号。3. 如权利要求1所述的智能机器人电气电气控制装置，其特征在于直流电机控制电 路包括直流电机起停及换向电路，直流电机起停及换向电路由起停继电器K1、换向继电器 K2构成，其中起停继电器K1的两个动触点13、4相连，并通过自恢复保险丝与直流电源的正极相接， 起停继电器K1的两个常闭触点11、6空置，起停继电器K1的两个常开触点9、8并联后与换 向继电器K2的第一动触点4相连接，起停继电器Kl的的线圈分别与电源正极VCC和控制 单元输出的直流电机起停信号QTK
13、G相连接；换向继电器K2的第二动触点13与直流电源的负极相连，换向继电器K2的第一常开触 点9与第二常闭触点6相连，换向继电器K2的第二常开触点8与第一常闭触点11相接，第 一常开触点9和第一常闭触点11还分别通过连接座XI与直流电机控制端连接。专利摘要本实用新型涉及一种管道清扫智能机器人电气控制装置，包括电气板、控制单元和执行单元，控制单元包括无线通讯模块、无线视频模块、运动控制卡和CCD摄像头，执行单元包括伺服电机驱动系统、步进电机驱动系统、直流电机和红外传感器，伺服电机驱动系统由直流伺服电机驱动器+型光电编码器+直流伺服电机组成，步进电机驱动系统用来执行刷头电机升降，其特点是电气板是一块集成传感信号采集电路、电源电路、直流电机控制电路和电机驱动系统接口的印制板，传感信号采集电路包括倾斜信号采集电路；直流电机控制电路包括直流电机起停及换向电路，本实用新型的优点是采用模块化、小型化设计，通用性好，互换性强。
