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机器人行动控制装置及机器人

专利查询8月前  32

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1.本实用新型属于电控及自动化技术领域,具体涉及机器人行动控制装置及相应的机器人。


背景技术:

2.随着社会的需求及科技的发展,各式各样的机器人层出不穷,机器人最大的特点就是具有自动行动能力以及附加的操作功能,例如扫地机器人、测温机器人、终端服务机器人等。这其中,机器人的行动主要包括两种方式,一种是行动轮驱动,另一种是仿人体下肢的关节驱动。不论是哪种驱动方式,核心都是电机作为驱动动力源。
3.可以理解的是,机器人工作的环境、尤其是地面环境不好预先判断,机器人贴地行走时,地面是否存在积水,将会对机器人的行动构成很大威胁,一方面是容易打滑,另一方面是积水会使机器人底部受潮发霉,甚至影响机械器件及电子电路的正常工作。此外,论跨越障碍物的能力,仿人体机器人和行动轮机器人的越障能力都很有限。


技术实现要素:

4.本实用新型旨在提供一种机器人行动控制装置及机器人,能够跨越积水区和较高障碍物,避免机器人受损或失控。本实用新型通过以下技术方案实现:
5.一种机器人行动控制装置,包括电源电路、mcu控制单元、行进控制组件;其特征在于,还包括液位开关、螺旋桨电机驱动模块、螺旋桨电机、螺旋桨、螺旋桨角度驱动模块及螺旋桨角度调整电机;液位开关的感测端设置于机器人底部,感测信号输出端连接mcu控制单元的液位信号采集端;螺旋桨电机驱动模块的指令接收端与所述mcu控制单元的螺旋桨控制信号输出端连接,驱动端与螺旋桨电机的控制端连接;螺旋桨角度驱动模块的指令接收端与所述mcu控制单元的角度控制信号输出端连接,驱动端与螺旋桨角度调整电机的控制端连接;螺旋桨电机设置于螺旋桨角度调整电机的驱动端上,螺旋桨连接于螺旋桨电机的驱动端,并设置于机器人顶部。
6.作为具体的技术方案,所述液位开关为光电液位开关或电极式液位开关。
7.作为进一步的技术方案,所述机器人为仿人体机器人,所述行进控制组件包括安装于下肢与腰部之间以及下肢各关节处的电机;或者,所述机器人为行动轮机器人,所述行进控制组件包括行动轮驱动电机及行动轮转向电机。
8.作为具体的技术方案,所述电源电路包括充电电路、蓄电池、第一级dc-dc电路、第二级dc-dc电路;充电电路将常规电源整流变压为12v直流电源并输入蓄电池,蓄电池输出的12v直流电源为螺旋桨电机驱动模块和螺旋桨角度驱动模块供电,蓄电池输出的12v直流电源还经第一级dc-dc电路变压为5v直流电源,第一级dc-dc电路输出的5v直流电源经第二级dc-dc电路变压为3.3v直流电源,第二级dc-dc电路输出的3.3v直流电源为所述mcu控制单元及液位开关供电。
9.作为具体的技术方案,所述mcu控制单元采用stm8s207c8t6型芯片,stm8s207c8t6
型芯片为所述螺旋桨电机驱动模块和螺旋桨角度驱动模块分别配置有正转控制信号输出端和反转控制信号输出端。
10.作为具体的技术方案,所述螺旋桨电机驱动模块和螺旋桨角度驱动模块各自包括三极管t1、t2、t3、t4;三极管t1、t2各自的输入极接入所述12v直流电源,各自的输出极分别连接三极管t3、t4的输入极,三极管t3、t4的输出极接地;三极管t1、t3各自的控制极分别连接所述正转控制信号输出端和反转信号输出端,三极管t2、t4各自的控制极分别连接所述反转控制信号输出端和正转信号输出端;三极管t1、t2各自的输出极连接相应电机的控制端。
11.作为具体的技术方案,所述液位开关一端接入所述3.3v直流电源,另一端连接stm8s207c8t6型芯片配置的液位信号采集端。
12.作为进一步的技术方案,还包括电源输出接口,该电源输出接口与所述第一级dc-dc电路、第二级dc-dc电路中的一个或几个连接。
13.一种机器人,包括机体及行动控制装置,其特征在于,所述行动控制装置采用上文所述的行动控制装置。
14.本实用新型主要针对地面凸凹并存、且凹处容易积水的实际使用环境,通过设置的液位开关检测机器人底部是否有积水区,如果有积水则控制螺旋桨电机驱动螺旋桨将整个机器人进行提升,再通过螺旋桨角度调整电机调整螺旋桨角度后飞离积水区乃至附近的障碍物,本方案有效保护机器人的同时提升了越障能力。
附图说明
15.图1是本实用新型实施例提供的控制装置的构成框图。
16.图2是本实用新型实施例提供的机器人的示意图。
17.图3为本发明提供的控制装置中两级dc-dc电路的原理图。
18.图4为本发明提供的控制装置中单片机及液位开关的原理图。
19.图5为本发明提供的控制装置中驱动模块及电机部分的原理图。
具体实施方式
20.下面将结合附图对本实用新型方法作进一步的详细说明。
21.如图1所示,本实施例提供的机器人行动控制装置,包括电源电路、mcu控制单元、行进控制组件、液位开关、螺旋桨电机驱动模块、螺旋桨电机、螺旋桨、螺旋桨角度驱动模块及螺旋桨角度调整电机。
22.其中,行进控制组件就是指驱动机器人在地面上前进、后退及转向的相关驱动组件。对于仿人体机器人,行进控制组件包括安装于下肢与腰部之间以及下肢各关节处的相应电机;对于行动轮机器人,行进控制组件包括行动轮驱动电机及行动轮转向电机。mcu控制单元通过相应的电机驱动模块驱动相应电机的运转,总得来说,行进控制组件属现有技术,有多种实现方式,本文对其具体内容不再赘述。
23.结合图1和图2所示,液位开关s的感测端设置于机器人底部,感测信号输出端连接mcu控制单元的液位信号采集端;螺旋桨电机驱动模块的指令接收端与所述mcu控制单元的螺旋桨控制信号输出端连接,驱动端与螺旋桨电机m1的控制端连接;螺旋桨角度驱动模块
的指令接收端与所述mcu控制单元的角度控制信号输出端连接,驱动端与螺旋桨角度调整电机m2的控制端连接;螺旋桨电机设置于螺旋桨角度调整电机的驱动端上,螺旋桨j1连接于螺旋桨电机的驱动端,并设置于机器人顶部。
24.如图1所示,电源电路包括充电电路、蓄电池、第一级dc-dc电路、第二级dc-dc电路;充电电路将常规电源整流变压为12v直流电源并输入蓄电池,蓄电池输出的12v直流电源为螺旋桨电机驱动模块和螺旋桨角度驱动模块供电,蓄电池输出的12v直流电源还经第一级dc-dc电路变压为5v直流电源,第一级dc-dc电路输出的5v直流电源经第二级dc-dc电路变压为3.3v直流电源,第二级dc-dc电路输出的3.3v直流电源为所述mcu控制单元及液位开关供电。如图3所示,第一级dc-dc电路、第二级dc-dc电路中降压芯片n1和n2采用ams1117型器件,分别降压输出dc5v和dc3.3v电压。
25.如图4所示,mcu控制单元采用stm8s207c8t6型芯片,液位开关s为光电液位开关或电极式液位开关,液位开关s一端接入所述3.3v直流电源,另一端连接stm8s207c8t6型芯片配置的液位信号采集端。当地面存在积水区时、且液体没过液位开关s时,液位开关s导通,给stm8s207c8t6型芯片的液位信号采集端输入信号,stm8s207c8t6型芯片根据该信号进而向螺旋桨电机驱动模块螺旋桨角度驱动模块发出控制指令,从而将机器人整体提升并越过障碍。
26.stm8s207c8t6型芯片为螺旋桨电机驱动模块配置的螺旋桨控制信号输出端包括正转控制信号输出端cl1z和反转信号输出端cl1f;stm8s207c8t6型芯片为螺旋桨角度驱动模块分别配置的角度控制信号输出端包括正转控制信号输出端cl2z和反转信号输出端cl2f。螺旋桨电机驱动模块和螺旋桨角度驱动模块构造和原理相同,各自包括三极管t1、t2、t3、t4;三极管t1、t2各自的输入极接入所述12v直流电源,各自的输出极分别连接三极管t3、t4的输入极,三极管t3、t4的输出极接地;三极管t1、t3各自的控制极分别连接所述正转控制信号输出端和反转信号输出端,三极管t2、t4各自的控制极分别连接所述反转控制信号输出端和正转信号输出端;三极管t1、t2各自的输出极连接相应电机的控制端。
27.继续参见图1,本实施例提供的机器人行动控制装置还包括电源输出接口,该电源输出接口与所述第一级dc-dc电路、第二级dc-dc电路中的一个或几个连接,用于向其他设备输出直流电源。
28.本实施例还提供一种机器人,包括机体及行动控制装置,行动控制装置采用上文所述的行动控制装置。
29.以上实施例仅为充分公开而非限制本发明,凡基于本发明的创作主旨、无需经过创造性劳动即可等到的等效技术特征的替换,应当视为本技术揭露的范围。

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