專利名稱：割草機(jī)器人導(dǎo)航系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種導(dǎo)航系統(tǒng)，尤其涉及一種割草機(jī)器人導(dǎo)航系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的割草機(jī)器人的導(dǎo)航系統(tǒng)是借助一個(gè)磁場(chǎng)強(qiáng)度變化的導(dǎo)航環(huán)來(lái)將機(jī)器 人保持在受限的區(qū)域內(nèi)以實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人行走路線的導(dǎo)引。所述導(dǎo)航環(huán)需通過(guò)電 導(dǎo)體傳輸信號(hào)，該導(dǎo)航環(huán)在開始工作時(shí)需要激勵(lì)信號(hào)，當(dāng)機(jī)器人接近環(huán)時(shí)，系 統(tǒng)感測(cè)到該信號(hào)，并根據(jù)該信號(hào)啟動(dòng)功能以一特定方向引導(dǎo)機(jī)器人，因?qū)Ш江h(huán) 工作需要激勵(lì)信號(hào)i在使用中對(duì)能源是一種浪費(fèi)且該導(dǎo)航環(huán)在使用中產(chǎn)生電磁 場(chǎng)，會(huì)對(duì)鄰近工作的設(shè)備產(chǎn)生電磁干擾，從而降低了整個(gè)系統(tǒng)的可靠性。
因此需要提供一種使用簡(jiǎn)便性能可靠的系統(tǒng)。
實(shí)用新型內(nèi)容
為克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本實(shí)用新型割草機(jī)器人導(dǎo)航系統(tǒng)通過(guò)設(shè)置一 可探測(cè)金屬物存在的傳感器，以實(shí)現(xiàn)方便可靠的導(dǎo)航。
為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下 一種割草機(jī)器人導(dǎo)航系統(tǒng)，其包括導(dǎo)航線、傳感器、控制芯片及控制電機(jī)，
所述控制芯片將來(lái)自傳感器感測(cè)的導(dǎo)航信號(hào)處理后傳給控制電機(jī)，其特征在于
所述傳感器包括高頻振蕩器、振蕩檢測(cè)器和信號(hào)比較器。
本實(shí)用新型割草機(jī)器人導(dǎo)航系統(tǒng)與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下有益效果該
割草機(jī)器人導(dǎo)航系統(tǒng)，其通過(guò)由高頻振蕩器、振蕩檢測(cè)器和信號(hào)比較器組成的
傳感器探測(cè)金屬物的存在與否，所述傳感器將相關(guān)信號(hào)發(fā)送給控制芯片，控制芯片經(jīng)過(guò)信號(hào)處理后，將信號(hào)傳遞給控制電機(jī)，電機(jī)帶動(dòng)輪子動(dòng)作而實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航 目的，整個(gè)導(dǎo)航過(guò)程無(wú)需消耗能源同時(shí)在整個(gè)工程中導(dǎo)航系統(tǒng)本身不會(huì)對(duì)相鄰 設(shè)備產(chǎn)生電磁干擾，使用方便性能可靠。


圖1為本實(shí)用新型割草機(jī)器人導(dǎo)航系統(tǒng)示意圖； 圖2是圖1中傳感器框圖； 圖3是本實(shí)用新型導(dǎo)航系統(tǒng)行動(dòng)流程圖； 圖4是導(dǎo)航系統(tǒng)異常中碰撞信號(hào)圖； 圖5是導(dǎo)航系統(tǒng)的控制信號(hào)說(shuō)明框圖； 圖6是一種金屬導(dǎo)航線系統(tǒng)的尋跡系統(tǒng)框圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例和附圖，對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述。 如圖1所示，本實(shí)用新型割草機(jī)器人導(dǎo)航系統(tǒng)利用金屬材料制作機(jī)器人的 導(dǎo)航線1,所述導(dǎo)航線1可按照機(jī)器人的工作范圍進(jìn)行設(shè)置為封閉環(huán)形或半環(huán)形。 如圖2所示，本實(shí)用新型割草機(jī)器人導(dǎo)航系統(tǒng)使用傳感器2進(jìn)行導(dǎo)航其包 括高頻振蕩器、振蕩檢測(cè)器、信號(hào)比較器。其中所述高頻振蕩器處于臨界振蕩 狀態(tài)，也就是說(shuō)剛好使振蕩器起振。當(dāng)高頻振蕩器中的探測(cè)線圈靠近金屬物體 時(shí)，由于電磁感應(yīng)現(xiàn)象，會(huì)在金屬導(dǎo)體中產(chǎn)生渦電流，使振蕩回路中的能量損 耗增大，正反饋減弱，處于臨界態(tài)的振蕩器振蕩減弱，甚至無(wú)法維持振蕩所需 的最低能量而停止振動(dòng)，振蕩檢測(cè)器和信號(hào)比較器檢測(cè)出振蕩器的這種振動(dòng)變 化，就可以判定探測(cè)錢圈下面有金屬物體存在；反之探測(cè)線圈下面無(wú)金屬物體 存在。當(dāng)傳感器2接收到金屬信號(hào)后，將信號(hào)發(fā)送給控制芯片，控制芯片經(jīng)過(guò)信
號(hào)處理后，將信號(hào)傳遞給控制電機(jī)，電機(jī)帶動(dòng)輪子3、 4動(dòng)作?？刂破黩?qū)動(dòng)電機(jī) 動(dòng)作流程，圖如圖3所示。該檢測(cè)信號(hào)送給軟件控制模塊進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，輸出 相應(yīng)的信號(hào)給驅(qū)動(dòng)芯片，驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而控制割草機(jī)器人運(yùn)動(dòng)，系統(tǒng)方框 圖如圖5所示。
當(dāng)割草機(jī)器人運(yùn)行到事先布置好的金屬導(dǎo)航線邊上時(shí)，金屬探測(cè)器探測(cè)到 金屬，輸出電平信號(hào)到微處理器，這時(shí)微處理器中設(shè)置的自動(dòng)躲避障礙物程序 啟動(dòng)，指示割草機(jī)器人后退后轉(zhuǎn)向另一個(gè)方向運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)躲避功能。
本實(shí)用新型中設(shè)置有三個(gè)并列間隔的金屬探測(cè)傳感器3,安裝位置如圖6所 示，在執(zhí)行沿線走程序時(shí)，A、 C傳感器位于導(dǎo)航線兩側(cè)用于檢測(cè)機(jī)器人是否跑 偏，B傳感器在導(dǎo)航線范圍內(nèi)用于輔助檢測(cè)，以確保沿線運(yùn)行過(guò)程中割草機(jī)器人 的軸線與導(dǎo)航線保持一致。根據(jù)三個(gè)傳感器收集到的信息交給控制器判斷處理， 指揮下一步的運(yùn)行方向。當(dāng)然傳感器的設(shè)置位置關(guān)系并不限于此，只有其設(shè)置
位置所起的作用與本實(shí)用新型相同則均在本申請(qǐng)保護(hù)范圍之內(nèi)。
當(dāng)要實(shí)現(xiàn)沿線割草和自動(dòng)充電功能時(shí)，微處理器進(jìn)入自動(dòng)導(dǎo)航程序，割草 機(jī)器人行走至導(dǎo)航線正上方，通過(guò)多個(gè)傳感器控制割草機(jī)器人沿著金屬導(dǎo)航線 自動(dòng)行走；如當(dāng)割草機(jī)器人行走偏左時(shí)，右邊的金屬探測(cè)器就會(huì)檢測(cè)到較強(qiáng)的 金屬信號(hào)，各探測(cè)器輸出電平信號(hào)到微處理器，這時(shí)微處理器中設(shè)置的自動(dòng)導(dǎo) 航程序啟動(dòng)，指示割草機(jī)器人自動(dòng)前進(jìn)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)導(dǎo)航功能，反之亦然。當(dāng)割 草機(jī)器人電池電量偏低時(shí)，割草機(jī)器人就會(huì)開啟自動(dòng)充電程序，指示割草機(jī)器 人停止割草電機(jī)工作，再行走上線自動(dòng)導(dǎo)航(過(guò)程如上)行走到充電座，通過(guò) 安裝在割草機(jī)器正前方的兩個(gè)充電電極貼上充電座上的充電電極進(jìn)行充電，這時(shí)電池充電管理電路開始工作，給割草機(jī)器人充電，微處理器控制行走電機(jī)減 慢行走電機(jī)的速度，使其緩慢前進(jìn)，緊緊貼著充電電極，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)充電功能。
電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路考慮軟件控制方式，割草機(jī)器人跑直線時(shí)的速度較快，若在
小車接近金屬線時(shí)采取減速措施，控制器通過(guò)改變PWM的占空比能使電機(jī)減速， 采用特定尋線算法進(jìn)行判斷，進(jìn)而控制舵機(jī)轉(zhuǎn)向和后輪。剎車裝置是由一個(gè)受控 制器控制的單刀雙擲繼電器與電驅(qū)動(dòng)電機(jī)的工作。當(dāng)割草機(jī)器人處于正常工作 時(shí)，電池兩端的電壓全正方向加載于電機(jī)兩端，當(dāng)割草機(jī)器人需要減速過(guò)彎時(shí)， 繼電器動(dòng)作，將電池兩端電壓反向加載于電才幾兩端，產(chǎn)生瞬時(shí)反轉(zhuǎn)。
割草機(jī)器人在工作過(guò)程中可能會(huì)遇到一些異常情況，如碰撞、跌落、充電 等。本實(shí)用新型對(duì)這些異常情況亦有相應(yīng)的處理才幾制如圖3所示。其中所述石並 撞情況包括紅外碰撞模塊信號(hào)、物理碰撞模塊信號(hào)、對(duì)地跌落信號(hào)、導(dǎo)航信號(hào) 和輪子編碼信號(hào)。
割草機(jī)器人的硬件功能主要分為以上三大模塊，軟件設(shè)計(jì)主要考慮穩(wěn)定性、 抗干擾性，主程序主要起到導(dǎo)向和決策功能，決定什么時(shí)候割草機(jī)器人該做什 么。各種功能，電機(jī)驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)通過(guò)調(diào)用具體的子程序，所述子程序包括尋跡、 90轉(zhuǎn)向、直線前進(jìn)、顯示、延時(shí)程序等。
電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路考慮軟件控制方式，割草機(jī)器人跑直線時(shí)的速度較快，若在 小車接近金屬線時(shí)采取減速措施，控制器通過(guò)改變PWM的占空比能使電機(jī)減速， 采用特定尋線算法進(jìn)行判斷,進(jìn)而控制舵機(jī)轉(zhuǎn)向和后輪。剎車裝置是由一個(gè)受控 制器控制的單刀雙擲繼電器與電驅(qū)動(dòng)電機(jī)的工作。當(dāng)割草機(jī)器人處于正常工作 時(shí)，電池兩端的電壓全正方向加載于電機(jī)兩端，當(dāng)割草機(jī)器人需要減速過(guò)彎時(shí)， 繼電器動(dòng)作，將電池兩端電壓反向加載于電機(jī)兩端，產(chǎn)生瞬時(shí)反轉(zhuǎn)。本實(shí)用新型通過(guò)傳感器探測(cè)金屬物的存在與否并將相關(guān)信號(hào)發(fā)送給控制芯 片，控制芯片經(jīng)過(guò)信號(hào)處理后，將信號(hào)傳遞給控制電機(jī)，電機(jī)帶動(dòng)輪子動(dòng)作而 實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航目的，整個(gè)導(dǎo)航過(guò)程無(wú)需消耗能源同時(shí)在整個(gè)工程中導(dǎo)航系統(tǒng)本身不 會(huì)對(duì)相鄰設(shè)備產(chǎn)生電磁干擾，使用方便性能可靠。
權(quán)利要求1. 一種割草機(jī)器人導(dǎo)航系統(tǒng)，其包括導(dǎo)航線、傳感器、控制芯片及控制電機(jī)，所述控制芯片將來(lái)自傳感器感測(cè)的導(dǎo)航信號(hào)處理后傳給控制電機(jī)，其特征在于所述傳感器包括高頻振蕩器、振蕩檢測(cè)器和信號(hào)比較器。
2. 如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于所述導(dǎo)航線為封閉環(huán)形或 半環(huán)形金屬材料。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于所述傳感器設(shè)置于導(dǎo) 4元線兩側(cè)。
4. 如權(quán)利要求3所述的導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于其進(jìn)一步包括設(shè)置于導(dǎo)航 線范圍內(nèi)用以確保機(jī)器人軸線與導(dǎo)航線保持一致的傳感器。
5. 如權(quán)利要求4所述的導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于其進(jìn)一步包括安裝在割草 才/L器人正前方的充電座。
專利摘要本實(shí)用新型割草機(jī)器人導(dǎo)航系統(tǒng)，其通過(guò)由高頻振蕩器、振蕩檢測(cè)器和信號(hào)比較器組成的傳感器探測(cè)金屬物的存在與否，并將相關(guān)信號(hào)發(fā)送給控制芯片，控制芯片經(jīng)過(guò)信號(hào)處理后，將信號(hào)傳遞給控制電機(jī)，電機(jī)帶動(dòng)輪子動(dòng)作而實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航目的，整個(gè)導(dǎo)航過(guò)程無(wú)需消耗能源同時(shí)在整個(gè)工程中導(dǎo)航系統(tǒng)本身不會(huì)對(duì)相鄰設(shè)備產(chǎn)生電磁干擾，使用方便性能可靠。
文檔編號(hào)G05D1/02GK201307245SQ20082016892
公開日2009年9月9日 申請(qǐng)日期2008年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月4日
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