CN102259780B - 楼梯曲线导轨爬升机器人的控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种楼梯曲线导轨爬升机器人的控制系统，包括载有控制程序的单片机应用系统、与单片机应用系统相电连接的电机、与单片机应用系统相电连接的转动开关、与单片机应用系统相电连接的多个限位开关、与单片机应用系统相电连接的并测定机器人的速度的霍尔感应开关。本发明可以方便的控制楼梯曲线导轨爬升机器人的运动，以帮助行动不方便的人借助楼梯曲线导轨爬升机器人方便的上下楼。同时，由于本发明包括多个限位开关，可以在各种突发情况下及时做出反应，避免楼梯曲线导轨爬升机器人在运行过程中出现的各种危险。
Description
技术领域
本发明涉及一种楼梯曲线导轨爬升机器人的控制系统。
背景技术
随着社会的发展，越来越多的家庭房屋的内部都具有楼梯，但大多数的房屋没有安装直梯的空间，而是安装了普通的楼梯。当行动不方便的人，例如残疾人或老人，在上、下楼梯时非常不方便，因此，现有技术中开发了一种楼梯曲线导轨爬升机器人，该机器人沿安装在楼梯侧面的导轨运动。机器人上安装有座椅，老年人或残疾人坐在该座椅上，机器人沿导轨运动以实现帮助老年人或残疾人方便的上下楼梯。为了实现该机器人的功能，就需要开发一种控制系统，以控制机器人的运动。
发明内容
本发明的目的是提供一种楼梯曲线导轨爬升机器人的控制系统。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种楼梯曲线导轨爬升机器人的控制系统，用于控制沿楼梯曲线导轨爬升的机器人，所述的楼梯曲线导轨包括齿条，所述的机器人包括座椅、设置在所述的座椅下方的搁脚板、在所述的控制系统的带动下与所述的齿条相啮合的齿轮，所述的楼梯曲线导轨爬升机器人的控制系统包括
单片机应用系统，所述的单片机应用系统中载有控制所述的楼梯曲线导轨爬升机器人的控制程序；
电机，所述的电机与所述的单片机应用系统相电连接，所述的电机带动所述的机器人沿所述的楼梯曲线导轨运动，所述的单片机应用系统控制所述的电机的开始运转、停止运转、减速运转；
转动开关，所述的转动开关与所述的单片机应用系统相电连接；当所述的转动开关打开时，所述的单片机应用系统控制所述的电机开始运转；
多个限位开关，所述的限位开关分别安装于所述的楼梯曲线导轨爬升机器人的不同位置，所述的限位开关与所述的单片机应用系统相电连接；当任意一个所述的限位开关打开时，所述的单片机应用系统控制所述的电机停止运转或减速运转；
霍尔感应开关，所述的霍尔感应开关与所述的单片机应用系统相电连接，所述的霍尔感应开关设置在所述的机器人上并测定所述的机器人的速度，当所述的霍尔感应开关测得的所述的机器人的速度超过预先设定的速度时，所述的单片机应用系统控制所述的电机减速运转或停止运转。
优选的，所述的转动开关包括左转动开关、右转动开关，当所述的左转动开关打开时，所述的单片机应用系统控制所述的电机正转，所述的电机带动所述的机器人沿所述的楼梯曲线导轨爬升；当所述的右转动开关打开时，所述的单片机应用系统控制所述的电机反转，所述的电机带动所述的机器人沿所述的楼梯曲线导轨下降。
优选的，所述的楼梯曲线导轨爬升机器人的控制系统还包括遥控接收模块、与所述的遥控接收模块相配合的遥控装置，所述的遥控接收模块与所述的单片机应用系统相电连接，所述的遥控装置上设置有第二转动开关，当所述的第二转动开关打开时，所述的单片机应用系统控制所述的电机开始运转。
进一步优选的，所述的第二转动开关包括第二左转动开关、第二右转动开关，当所述的第二左转动开关打开时，所述的单片机应用系统控制所述的电机正转，所述的电机带动所述的机器人沿所述的楼梯曲线导轨爬升；当所述的第二右转动开关打开时，所述的单片机应用系统控制所述的电机反转，所述的电机带动所述的机器人沿所述的楼梯曲线导轨下降。
优选的，所述的楼梯曲线导轨爬升机器人的控制系统还包括蜂鸣器，所述的蜂鸣器与所述的单片机应用系统相电连接，当所述的机器人处于待机状态或停靠在所述的楼梯曲线导轨上时，所述的蜂鸣器发出提示音。
优选的，所述的楼梯曲线导轨爬升机器人的控制系统还包括多个LED指示灯，当所述的楼梯曲线导轨爬升机器人的控制系统出现不同的故障时，不同的所述的LED指示灯亮起。
优选的，所述的限位开关包括
减速感应限位开关，所述的减速感应限位开关设置于所述的楼梯曲线导轨的需要减速的位置，当所述的减速感应限位开关打开时，所述的单片机应用系统控制所述的电机减速运转；
终点限位开关，所述的终点限位开关设置于所述的楼梯曲线导轨的终点处，当所述的机器人沿所述的楼梯曲线导轨运行至所述的终点处时，所述的终点限位开关打开，所述的单片机应用系统控制所述的电机停止运转；
齿轮啮合安全限位开关，所述的齿轮啮合安全限位开关设置于所述的齿轮与所述的齿条的啮合处，当所述的齿轮脱离所述的齿条时，所述的齿轮啮合安全限位开关打开，所述的单片机应用系统控制所述的电机停止运转；
搁脚板安全限位开关，所述的搁脚板安全限位开关设置于所述的搁脚板的四周，当所述的搁脚板遇到障碍物时，所述的搁脚板安全限位开关打开，所述的单片机应用系统控制所述的电机停止运转。
进一步优选的，所述的减速感应限位开关包括
转弯减速感应限位开关，所述的转弯减速感应限位开关设置于所述的楼梯曲线导轨的转弯处，当所述的机器人沿所述的楼梯曲线导轨运行至转弯处时，所述的转弯减速感应限位开关打开，所述的单片机应用系统控制所述的电机减速运转；
终点减速感应限位开关，所述的终点减速感应限位开关设置于靠近所述的楼梯曲线导轨的终点处，当所述的机器人沿所述的楼梯曲线导轨运行至接近终点处时，所述的终点减速感应限位开关打开，所述的单片机应用系统控制所述的电机减速运转。
优选的，所述的楼梯曲线导轨爬升机器人的控制系统还包括辅助控制系统，所述的辅助控制系统包括
辅助单片机应用系统，所述的辅助单片机应用系统中载有控制所述的搁脚板的辅助控制程序；
搁脚板驱动电机，所述的搁脚板驱动电机与所述的辅助单片机应用系统相电连接，所述的搁脚板驱动电机带动所述的搁脚板的收起和放下，所述的辅助单片机应用系统控制所述的搁脚板驱动电机的正转、反转；
搁脚板收起开关，所述的搁脚板收起开关与所述的辅助单片机应用系统相电连接，当所述的搁脚板收起开关打开时，所述的辅助单片机应用系统控制所述的搁脚板驱动电机正转来带动所述的搁脚板收起；
搁脚板放下开关，所述的搁脚板放下开关与所述的辅助单片机应用系统相电连接，当所述的搁脚板放下开关打开时，所述的辅助单片机应用系统控制所述的搁脚板驱动电机反转来带动所述的搁脚板放下。
进一步优选的，所述的辅助控制系统还包括电流采样电路，所述的电流采样电路对所述的搁脚板驱动电机的电流进行采样并将采样信号传送至所述的辅助单片机应用系统，当所述的搁脚板驱动电机的电流过大时，所述的辅助单片机应用系统控制所述的搁脚板驱动电机停止运转。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明可以方便的控制楼梯曲线导轨爬升机器人的运动，以帮助行动不方便的人借助楼梯曲线导轨爬升机器人方便的上下楼。同时，由于本发明包括多个限位开关，可以在各种突发情况下及时做出反应，避免楼梯曲线导轨爬升机器人在运行过程中出现的各种危险。
附图说明
附图1为本发明的楼梯曲线导轨爬升机器人的控制系统的硬件结构图。
附图2为本发明的楼梯曲线导轨爬升机器人的控制系统的控制程序的流程图。
附图3为本发明的楼梯曲线导轨爬升机器人的控制系统的辅助控制系统的硬件原理图。
附图4为本发明的楼梯曲线导轨爬升机器人的控制系统的辅助控制程序的流程图。
具体实施方式
下面结合附图所示的实施例对本发明作进一步描述。
实施例一：一种楼梯曲线导轨爬升机器人的控制系统，用于控制沿楼梯曲线导轨爬升的机器人。楼梯曲线导轨包括齿条；机器人包括座椅、设置在座椅下方的搁脚板、在控制系统的带动下与齿条相啮合的齿轮。
参见附图1所示。
楼梯曲线导轨爬升机器人的控制系统包括
单片机应用系统，单片机应用系统中载有控制楼梯曲线导轨爬升机器人的控制程序；该单片机应用系统提供了单片机工作所必须的电源电路、时钟电路、复位电路。
电机，电机与单片机应用系统相电连接，电机带动机器人沿楼梯曲线导轨运动；单片机应用系统控制电机的开始运转、停止运转、减速运转；
转动开关，转动开关与单片机应用系统相电连接；当转动开关打开时，单片机应用系统控制电机开始运转；
多个限位开关，限位开关分别安装于楼梯曲线导轨爬升机器人的不同位置，限位开关与单片机应用系统相电连接；当任意一个限位开关打开时，单片机应用系统控制电机停止运转或减速运转；
霍尔感应开关，霍尔感应开关与单片机应用系统相电连接，霍尔感应开关设置在机器人上并测定机器人的速度，当霍尔感应开关测得的机器人的速度超过预先设定的速度时，单片机应用系统控制电机减速运转或停止运转；
遥控接收模块、与遥控接收模块相配合的遥控装置，遥控接收模块与单片机应用系统相电连接；遥控装置上设置有第二转动开关，当第二转动开关打开时，单片机应用系统控制电机开始运转；
蜂鸣器，蜂鸣器与单片机应用系统相电连接，当机器人处于待机状态或停靠在楼梯曲线导轨上时，蜂鸣器发出提示音；
多个LED指示灯，当楼梯曲线导轨爬升机器人的控制系统出现不同的故障时，不同的LED指示灯亮起，方便快速排除故障。
转动开关包括
左转动开关，当左转动开关打开时，单片机应用系统控制电机正转，电机带动机器人沿楼梯曲线导轨爬升；
右转动开关，当右转动开关打开时，单片机应用系统控制电机反转，电机带动机器人沿楼梯曲线导轨下降。
第二转动开关包括
第二左转动开关，当第二左转动开关打开时，单片机应用系统控制电机正转，电机带动机器人沿楼梯曲线导轨爬升；
第二右转动开关，当第二右转动开关打开时，单片机应用系统控制电机反转，电机带动机器人沿楼梯曲线导轨下降。
限位开关包括
减速感应限位开关，减速感应限位开关设置于楼梯曲线导轨的需要减速的位置，当减速感应限位开关打开时，单片机应用系统控制电机减速运转；
齿轮啮合安全限位开关，齿轮啮合安全限位开关设置于齿轮与齿条的啮合处，当齿轮脱离齿条时，齿轮啮合安全限位开关打开，单片机应用系统控制电机停止运转；
搁脚板安全限位开关，搁脚板安全限位开关设置于搁脚板的四周，当搁脚板遇到障碍物时，搁脚板安全限位开关打开，单片机应用系统控制电机停止运转。
减速感应限位开关包括
转弯减速感应限位开关，转弯减速感应限位开关设置于楼梯曲线导轨的转弯处，当机器人沿楼梯曲线导轨运行至转弯处时，转弯减速感应限位开关打开，单片机应用系统控制电机减速运转；
终点减速感应限位开关，终点减速感应限位开关设置于靠近楼梯曲线导轨的终点处，当机器人沿楼梯曲线导轨运行至接近终点处时，终点减速感应限位开关打开，单片机应用系统控制电机减速运转。
参见附图2所示。
当启动机器人时，蜂鸣器发出提示音，控制程序启动，控制程序首先进行初始化。此时，若按下左转动开关或遥控装置上的第二左转动开关，蜂鸣器停止发出提示音，电机正转，带动机器人沿楼梯曲线导轨爬升。由霍尔感应开关结合单片机应用系统实时对机器人的速度进行监测，当机器人的速度超过预先设定的速度时，单片机应用系统控制电机减速运转或停止运转；若机器人的速度没有超过预先设定的速度，则电机继续运转。判断各个限位开关是否打开，若有限位开关打开，则单片机应用系统控制电机减速运转或停止运转，若限位开关均未打开，则电机继续运转。再判断转弯减速感应限位开关和终点减速感应限位开关是否打开，若转弯减速感应限位开关或终点减速感应限位开关打开，则单片机应用系统控制电机减速运转，例如将电机运转速度降为原来的一半。若电机停止运转，则程序重新初始化。当机器人运行至终点时，电机停止运转并连接外部电源为机器人的蓄电池进行充电。
与上述过程相类似的，当按下右转动开关或遥控装置上的第二右转动开关，电机反转，带动机器人沿楼梯曲线导轨下降。
该楼梯曲线导轨爬升机器人的控制系统中还可以安装楼层提示模块，当机器人运行至不同的楼层时，楼层提示模块可以通过语音提示使用者所到达的楼层。
参见附图3所示。
楼梯曲线导轨爬升机器人的控制系统还包括辅助控制系统，辅助控制系统包括
辅助单片机应用系统，辅助单片机应用系统中载有控制搁脚板的辅助控制程序；
搁脚板驱动电机，搁脚板驱动电机与辅助单片机应用系统相电连接，搁脚板驱动电机带动搁脚板的收起和放下，辅助单片机应用系统控制搁脚板驱动电机的正转、反转；
搁脚板收起开关，搁脚板收起开关与辅助单片机应用系统相电连接，当搁脚板收起开关打开时，辅助单片机应用系统控制搁脚板驱动电机正转来带动搁脚板收起；
搁脚板放下开关，搁脚板放下开关与辅助单片机应用系统相电连接，当搁脚板放下开关打开时，辅助单片机应用系统控制搁脚板驱动电机反转来带动搁脚板放下。
电流采样电路，电流采样电路包括毫欧级高精度采样电阻，电流采样电路对搁脚板驱动电机的电流进行采样并将采样信号传送至辅助单片机应用系统，当搁脚板驱动电机的电流过大时，辅助单片机应用系统控制搁脚板驱动电机停止运转。
参见附图4所示。
辅助控制程序初始化后，若搁脚板收起开关打开，则辅助单片机应用系统控制搁脚板驱动电机正转，带动搁脚板收起以避免机器人不使用的情况下占用过多空间。在搁脚板收起的过程中，电流采样电路对搁脚板驱动电机的电流进行采样并将采样信号传送至辅助单片机应用系统。若搁脚板在收起的过程中受到外部阻力或收起至极限位置而无法继续收起时，会使搁脚板驱动电机的电流过大，此时，电流采样电路的采样信号传送至辅助单片机应用系统，辅助单片机应用系统控制搁脚板驱动电机停止运转，以防止搁脚板驱动电机过热烧毁。
与上述过程类似的，若搁脚板放下开关打开，则辅助单片机应用系统控制搁脚板驱动电机反转，带动搁脚板放下。若搁脚板在放下的过程中受到外部阻力或放至极限位置而无法继续放下时，搁脚板驱动电机的电流过大，辅助单片机应用系统控制搁脚板驱动电机停止运转。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种楼梯曲线导轨爬升机器人的控制系统，用于控制沿楼梯曲线导轨爬升的机器人，所述的楼梯曲线导轨包括齿条，所述的机器人包括座椅、设置在所述的座椅下方的搁脚板、在所述的控制系统的带动下与所述的齿条相啮合的齿轮，其特征在于：所述的楼梯曲线导轨爬升机器人的控制系统包括
单片机应用系统，所述的单片机应用系统中载有控制所述的楼梯曲线导轨爬升机器人的控制程序；
电机，所述的电机与所述的单片机应用系统相电连接，所述的电机带动所述的机器人沿所述的楼梯曲线导轨运动，所述的单片机应用系统控制所述的电机的开始运转、停止运转、减速运转；
转动开关，所述的转动开关与所述的单片机应用系统相电连接；当所述的转动开关打开时，所述的单片机应用系统控制所述的电机开始运转；
多个限位开关，所述的限位开关分别安装于所述的楼梯曲线导轨爬升机器人的不同位置，所述的限位开关与所述的单片机应用系统相电连接；当任意一个所述的限位开关打开时，所述的单片机应用系统控制所述的电机停止运转或减速运转；
霍尔感应开关，所述的霍尔感应开关与所述的单片机应用系统相电连接，所述的霍尔感应开关设置在所述的机器人上并测定所述的机器人的速度，当所述的霍尔感应开关测得的所述的机器人的速度超过预先设定的速度时，所述的单片机应用系统控制所述的电机减速运转或停止运转；
所述的限位开关包括
减速感应限位开关，所述的减速感应限位开关设置于所述的楼梯曲线导轨的需要减速的位置，当所述的减速感应限位开关打开时，所述的单片机应用系统控制所述的电机减速运转；
终点限位开关，所述的终点限位开关设置于所述的楼梯曲线导轨的终点处，当所述的机器人沿所述的楼梯曲线导轨运行至所述的终点处时，所述的终点限位开关打开，所述的单片机应用系统控制所述的电机停止运转；
齿轮啮合安全限位开关，所述的齿轮啮合安全限位开关设置于所述的齿轮与所述的齿条的啮合处，当所述的齿轮脱离所述的齿条时，所述的齿轮啮合安全限位开关打开，所述的单片机应用系统控制所述的电机停止运转；
搁脚板安全限位开关，所述的搁脚板安全限位开关设置于所述的搁脚板的四周，当所述的搁脚板遇到障碍物时，所述的搁脚板安全限位开关打开，所述的单片机应用系统控制所述的电机停止运转。
2.根据权利要求1所述的楼梯曲线导轨爬升机器人的控制系统，其特征在于：所述的转动开关包括左转动开关、右转动开关，当所述的左转动开关打开时，所述的单片机应用系统控制所述的电机正转，所述的电机带动所述的机器人沿所述的楼梯曲线导轨爬升；当所述的右转动开关打开时，所述的单片机应用系统控制所述的电机反转，所述的电机带动所述的机器人沿所述的楼梯曲线导轨下降。
3.根据权利要求1所述的楼梯曲线导轨爬升机器人的控制系统，其特征在于：所述的楼梯曲线导轨爬升机器人的控制系统还包括遥控接收模块、与所述的遥控接收模块相配合的遥控装置，所述的遥控接收模块与所述的单片机应用系统相电连接，所述的遥控装置上设置有第二转动开关，当所述的第二转动开关打开时，所述的单片机应用系统控制所述的电机开始运转。
4.根据权利要求3所述的楼梯曲线导轨爬升机器人的控制系统，其特征在于：所述的第二转动开关包括第二左转动开关、第二右转动开关，当所述的第二左转动开关打开时，所述的单片机应用系统控制所述的电机正转，所述的电机带动所述的机器人沿所述的楼梯曲线导轨爬升；当所述的第二右转动开关打开时，所述的单片机应用系统控制所述的电机反转，所述的电机带动所述的机器人沿所述的楼梯曲线导轨下降。
5.根据权利要求1所述的楼梯曲线导轨爬升机器人的控制系统，其特征在于：所述的楼梯曲线导轨爬升机器人的控制系统还包括蜂鸣器，所述的蜂鸣器与所述的单片机应用系统相电连接，当所述的机器人处于待机状态或停靠在所述的楼梯曲线导轨上时，所述的蜂鸣器发出提示音。
6.根据权利要求1所述的楼梯曲线导轨爬升机器人的控制系统，其特征在于：所述的楼梯曲线导轨爬升机器人的控制系统还包括多个LED指示灯，当所述的楼梯曲线导轨爬升机器人的控制系统出现不同的故障时，不同的所述的LED指示灯亮起。
7.根据权利要求1所述的楼梯曲线导轨爬升机器人的控制系统，其特征在于：所述的减速感应限位开关包括
转弯减速感应限位开关，所述的转弯减速感应限位开关设置于所述的楼梯曲线导轨的转弯处，当所述的机器人沿所述的楼梯曲线导轨运行至转弯处时，所述的转弯减速感应限位开关打开，所述的单片机应用系统控制所述的电机减速运转；
终点减速感应限位开关，所述的终点减速感应限位开关设置于靠近所述的楼梯曲线导轨的终点处，当所述的机器人沿所述的楼梯曲线导轨运行至接近终点处时，所述的终点减速感应限位开关打开，所述的单片机应用系统控制所述的电机减速运转。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP03 | Change of name, title or address | ||
| CP03 | Change of name, title or address |
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