CN104821754A - 智能墙面抹灰机器人的专用控制器 - Google Patents

Abstract

本发明是一种智能墙面抹灰机器人的专用控制器，分为自动和手动控制模式。控制器包括ARM处理器和外围模块，外围模块包括电源模块，激光测距传感器数据接收模块、直流推进电机调速模块、直流提升电机控制模块、步进电机角度控制模块、直流撑紧电机控制模块、电机电流反馈模块、磁编码器接口模块、限位开关接口模块以及人机交互模块；控制器中采用中值滤波算法对采集到的数据进行滤波去噪，并进行轨迹插值计算，采用增量式PID算法对电机进行转速环和电流环双闭环控制。通过激光测距传感器和磁编码器得到实时测量数据，由ARM控制器控制墙面抹灰机器人各个电机协调运动，使得智能墙面抹灰机器人粉刷墙面精确平整，误差厚度达到抹灰作业要求。

Description

智能墙面抹灰机器人的专用控制器

技术领域

本发明涉及一种建筑机器人专用控制器领域，具体涉及一种智能墙面抹灰机器人的专用控制器，其特征是能通过激光测距传感器和磁编码器获取测量数据，采用控制算法控制智能墙面抹灰机器人各个电机协调运动，使得智能墙面抹灰机器人粉刷墙面精确平整。

背景技术

在如今蓬勃发展的建筑行业中，墙面抹灰这道工序大部分由手工完成，这道工序占据了整个建筑工程总工期的30％-40％，耗费资金多且质量难以达到高标准的要求。墙面抹灰机器人将有助于节省将近85％的劳动力成本，提高10-15倍的生产力，能在较短的时间内完成作业任务，减少宝贵的时间和项目成本。目前，国内外对抹灰机进行了大量的研究，已经制造出纯机械的抹灰机并在市场上销售，但是由于功能不完善，且达不到满意的抹灰效果。

机械墙面抹灰机是利用两根平行的撑杆，将墙面抹灰机轨道固定于天花板与地面之间，抹灰机顺着撑杆由下往上进行抹灰，到达顶部之后抹灰板翻转，再由上往下进行抹平抹光。所以，两平行撑杆固定的空间位置，决定了墙面抹灰的上下厚度是否均匀。但是由于地面不平整或者撑杆连接处不紧密，就有可能导致撑杆不是完全竖直，即两撑杆构成的平面不能完全平行于待粉刷的墙面。若在抹灰机作业过程中不能及时的进行测量调整，就有可能导致粉刷后的墙面厚度不均匀，造成返工。所以，依靠单纯的机械设计，是无法准确的完成抹灰这道工序的。

发明内容

为了完善墙面抹灰机的功能，使得墙面抹灰机能够快速准确的完成抹灰作业，本发明为纯机械的墙面抹灰机提供了一种专用控制器，使得抹灰机自动的测量处理数据，并根据处理结果，自动的对抹灰机的相应电机进行调整，补偿产生的误差。本发明采用ARM处理器作为核心控制器，所有的数据采集、数据处理以及电机控制全部由它完成。以ARM处理器为中心，外围模块配合，加之控制算法，使得前面抹灰机更加智能，作业更加精确。

为了解决上述问题，本发明设计了一种智能墙面抹灰机器人专用控制器，该控制器包括ARM处理器以及外围模块，其控制流程中包含自动工作模式和手动工作模式，所述外围模块包括电源模块，激光测距传感数据接收模块、直流推进电机调速模块、直流提升电机控制模块、直流撑紧电机控制模块、步进电机角度控制模块、电机电流反馈模块、磁编码器接口模块、人机交互模块以及手自动切换电路；所述手自动切换电路分别与对应的电源模块、ARM处理器、外围模块连接，用于为ARM处理器、外围模块及直流推进电机、直流提升电机、直流撑紧电机、步进电机供电回路进行切换；所述ARM处理器分别与对应的激光测距传感数据接收模块、直流推进电机调速模块、直流提升电机控制模块、直流撑紧电机控制模块、步进电机角度控制模块、电机电流反馈模块、磁编码器接口模块、人机交互模块连接，其中：

所述激光测距传感数据接收模块，用于接收并向ARM处理器发送激光测距传感器测量智能墙面抹灰机器人与待粉刷墙面之间的距离数据；

所述磁编码接口模块，用于发送直流推进电机、直流提升电机对应磁编码器的直流推进速度脉冲数据、直流提升速度脉冲数据；

所述ARM处理器，对智能墙面抹灰机器人与待粉刷墙面之间的距离数据进行数据滤波，对智能墙面抹灰机器人的运动轨迹进行插值计算，获得插值计算结果，得到提升速度和推进速度的对应关系；所述ARM处理器，对磁编码器的直流推进速度脉冲数据、直流提升速度脉冲数据、步进脉冲数据进行计数处理计算得到速度值，并将速度值与插值计算结果所对应的速度进行比较，再根据PID控制算法，得到推进速度控制信号、提升速度控制信号、旋转角度或位置控制信号；所述ARM处理器，接收测量撑紧电机电流量信号，若测量撑紧电机电流量信号大于所设定的阈值，则发出撑紧电机停止控制信号；若测量撑紧电机电流量信号小于所设定的阈值，则发出撑紧电机转动控制信号；

所述直流推进电机调速模块，将ARM处理器产生的推进速度控制信号转换为直流推进电机的电压量信号，用于调整驱动直流推进电机控制智能墙面抹灰机器人抹灰板的前后推进速度，保证智能墙面抹灰机器人作业上下厚度的均匀性；

所述直流提升电机控制模块，将ARM处理器产生的提升速度控制信号转化输出提升速度电压量信号，用于驱动直流提升电机做提升运动；

所述步进电机角度控制模块，将ARM处理器产生的旋转角度控制信号转化为旋转角度电压量信号，进一步控制步进电机的旋转角度，使步进电机达到控制智能墙面抹灰机器人的抹灰板的旋转角度；

所述直流撑紧电机控制模块，将撑紧电机停止、转动控制信号生成撑紧电平信号，用于驱动直流撑紧电机通断并做撑紧动作；

所述电机电流反馈模块，利用霍尔效应原理将通过直流推进电机的大电流转化为0-5V电压信号，滤波后送入ARM处理器内部进行模数转化，计算出通过直流推进电机的电流；通过撑紧电机的电流在直流撑紧电机控制模块中的功率芯片内部转化为电流信号，再通过电机电流反馈模块中的基准电阻进一步转化为电压信号，通过线性光耦送入ARM处理器内部进行模数转化，计算出通过撑紧电机的电流；

所述人机交互模块与ARM处理器连接，用于控制ARM处理器对系统异常情况、急停处理，显示系统工作状态；

所述人机交互模块配合限位开关接口模块，根据智能墙面抹灰机器人的运行情况，随时进行手动模式和自动模式的相互切换；将自动控制工作模式切换到手动控制工作模式，同时ARM处理器、直流提升电机控制模块、直流撑紧电机控制模块、步进电机控制模块、激光测距传感数据接收模块、电机电流反馈模块、磁编码器接口模块处于停止工作状态，智能墙面抹灰机器人完全由操作员控制；

所述限位开关接口模块，用于采集限位开关动作状态，判断智能墙面抹灰机器人上升高度、抹灰板推进位置和旋转位置是否达到极限位置；

所述人机交互模块的按键，对直流推进电机和直流提升电机进行手动控制，用于调整智能墙面抹灰机器人的位置状态或者处理重大异常情况；在手动模式下，利用人机交互模块的按键状态直接控制直流推进电机和直流撑紧电机工作，使得即使在ARM处理器以及外围模块损坏的情况下仍能将智能墙面抹灰机器人调整到安全位置。

本发明的有益效果：本发明能够在智能面墙面抹灰机器人的作业过程中，实时的采集测量数据并对相应的机构做出调整，实时的补偿偏差。此种专用控制器的使用，相比于纯机械的墙面抹灰机，能够大大提高抹灰作业质量，使智能墙面抹灰机器人智能准确的完成抹灰作业。

附图说明

图1是本发明控制原理框图。

图2是本发明直流推进电机模块控制框图。

图3是本发明直流撑紧电机模块控制框图。

图4是本发明自动控制模式和手动控制模式切换电路示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

请参阅图1-图4示出本发明一种智能墙面抹灰机器人专用控制器，包括ARM处理器1和外围模块。ARM处理器1根据控制流程对外围模块进行自动控制工作模式；

ARM处理器1以及外围模块，其控制流程中包含自动工作模式和手动工作模式，所述外围模块包括电源模块2，激光测距传感数据接收模块3、直流推进电机调速模块4、直流提升电机控制模块5、直流撑紧电机控制模块6、步进电机角度控制模块7、电机电流反馈模块8、磁编码器接口模块9、限位开关接口模块10、人机交互模块11以及手自动切换电路29；所述手自动切换电路29分别与对应的电源模块2、ARM处理器1、外围模块连接，用于为ARM处理器1、外围模块及直流推进电机21、直流提升电机33、直流撑紧电机26、步进电机供电回路进行切换；所述ARM处理器1分别与对应的激光测距传感数据接收模块3、直流推进电机调速模块4、直流提升电机控制模块5、直流撑紧电机控制模块6、步进电机角度控制模块7、电机电流反馈模块8、磁编码器接口模块9、限位开关接口模块10以及人机交互模块连接11，其中：

所述ARM处理器1，对智能墙面抹灰机器人与待粉刷墙面之间的距离数据进行数据滤波，对智能墙面抹灰机器人的运动轨迹进行插值计算，获得插值计算结果，得到提升速度和推进速度的对应关系；所述ARM处理器1，对磁编码器的直流推进速度脉冲数据、直流提升速度脉冲数据、步进脉冲数据进行计数处理计算得到速度值，并将速度值与插值计算结果所对应的速度进行比较，再根据PID控制算法，得到推进速度控制信号、提升速度控制信号、旋转角度或位置控制信号；所述ARM处理器1，接收测量撑紧电机电流量信号，若测量撑紧电机电流量信号大于所设定的阈值，则发出撑紧电机停止控制信号；若测量撑紧电机电流量信号小于所设定的阈值，则发出撑紧电机转动控制信号；所述撑紧电机停止控制信号、撑紧电机转动控制信号通过光耦器13控制直流撑紧电机控制模块6中的功率芯片，用于控制直流撑紧电机26通断。

所述激光测距传感数据接收模块3，用于接收并向ARM处理器1发送激光测距传感器测量智能墙面抹灰机器人与待粉刷墙面之间的距离数据；

所述直流推进电机调速模块4，将ARM处理器1产生的推进速度控制信号转换为直流推进电机21的电压量信号，用于调整驱动直流推进电机21控制智能墙面抹灰机器人抹灰板的前后推进速度，保证智能墙面抹灰机器人作业上下厚度的均匀性；

所述直流提升电机控制模块5，将ARM处理器1产生的提升速度控制信号转化输出提升速度电压量信号，用于驱动直流提升电机33做提升运动；优选实施例，所述直流提升电机控制模块5将ARM处理器1产生的提升速度控制信号与限位开关的高电平和低电平信号做逻辑运算的结果通过高速光耦器13传递给直流提升电机控制模块5内部的功率芯片，用于控制直流提升电机33。

所述直流撑紧电机控制模块6，将撑紧电机停止、转动控制信号生成撑紧电平信号，用于驱动直流撑紧电机26通断并做撑紧动作；

所述步进电机角度控制模块7，将ARM处理器1产生的旋转角度控制信号转化为旋转角度电压量信号，进一步控制步进电机的旋转角度，使步进电机达到控制智能墙面抹灰机器人的抹灰板的旋转角度；

所述电机电流反馈模块8，利用霍尔效应原理将通过直流推进电机21的大电流转化为0-5V电压信号，滤波后送入ARM处理器1内部进行模数转化，计算出通过直流推进电机21的电流；通过撑紧电机的电流在直流撑紧电机控制模块6中的功率芯片内部转化为电流信号，再通过电机电流反馈模块8中的基准电阻进一步转化为电压信号，通过线性光耦12送入ARM处理器1内部进行模数转化，计算出通过撑紧电机的电流；

所述磁编码接口模块9，用于发送直流推进电机21、直流提升电机33对应磁编码器的直流推进速度脉冲数据、直流提升速度脉冲数据；

所述人机交互模块11与ARM处理器1连接，用于控制ARM处理器1对系统异常情况、急停处理，显示系统工作状态；

所述人机交互模块11配合限位开关接口模块10，根据智能墙面抹灰机器人的运行情况，随时进行手动模式和自动模式的相互切换；将自动控制工作模式切换到手动控制工作模式，同时ARM处理器1、激光测距传感数据接收模块3、直流提升电机控制模块5、直流撑紧电机控制模块6、步进电机角度控制模块7、电机电流反馈模块8、磁编码器接口模块9处于停止工作状态，智能墙面抹灰机器人完全由操作员控制；所述限位开关接口模块10，用于采集限位开关动作状态，判断智能墙面抹灰机器人上升高度、抹灰板推进位置和旋转位置是否达到极限位置；所述人机交互模块11的按键，对直流推进电机21和直流提升电机33进行手动控制，用于调整智能墙面抹灰机器人的位置状态或者处理重大异常情况；利用人机交互模块11的按键状态直接控制直流推进电机21和直流撑紧电机26工作，使得即使在ARM处理器1以及外围模块损坏21的情况下仍能通过手动控制工作模式将智能墙面抹灰机器人调整到安全位置。

所述电源模块2、直流电源14通过外部24V直流电源20，提供输入源；电源模块2含有线性稳压器件、稳压芯片、开关型电源转换芯片、稳压芯片、基准电压芯片，其中：采用线性稳压器件(TSP5420)产生另一路+5V电源15，为电机驱动回路提供电源；采用稳压芯片(LT1763CS8-3.3)产生一路+3.3V电源16，为ARM处理器1提供电源；采用开关型电源转换芯片(DCDC变换器)产生一路+5V电源17，为控制回路提供电源；采用基准电压芯片REF3030产生一路3.3V电压19，作为ARM处理器1的模数转换的参考电压。所述控制回路包括激光测距传感数据接收模块3、磁编码器接口模块9以及人机交互模块11；所述电机驱动回路包括直流推进电机调速模块4、直流提升电机控制模块5、直流撑紧电机控制模块6、步进电机角度控制模块7。

激光测距传感数据接收模块3采用单向信号传递的通信方式，通过串口直接与ARM处理器1通信，在不需要测量时，ARM处理器1控制激光测距传感数据接收模块3中的三极管，切断电源模块2中的传感器电源；通过串口接收激光传感器发送回来的测量数据，并进行数据滤波。所述直流推进电机调速模块4采用功率芯片BTM7710作为电机驱动器。ARM处理器1产生推进速度控制信号通过高速光耦器13传递到直流推进电机调速模块4，通过控制直流推进电机调速模块4中的功率芯片高低边的通断达到直流电机调速的目的。所述直流提升电机控制模块5，通过ARM处理器1产生提升速度控制信号与限位开关信号10做逻辑运算的结果通过普通光耦12传递给直流提升电机控制模块5中的功率芯片达到控制直流提升电机33的目的。所述步进电机角度控制模块7，通过ARM处理器1产生旋转角度控制信号，经过步进电机角度控制模块7中的AM26LS31差分产生电路控制步进电机角度控制模块7中的步进电机驱动器进一步控制步进电机转角达到控制智能墙面抹灰机器人的抹灰板的偏转角的目的。所述直流撑紧电机控制模块6，ARM处理器1的撑紧电机停止、转动控制信号通过普通光耦12控制直流撑紧电机控制模块6中的BTS6133功率芯片达到控制电机通断的目的。所述电机电流反馈模块8，利用霍尔效应原理将通过直流推进电机21的大电流转化为适合测量的电压信号，滤波后送入ARM处理器1内部进行模数转化，计算出通过直流推进电机21的电流；BTS6133功率芯片可以将通过撑紧电机的电流转化为适合测量的电流信号，利用基准电阻进一步转化为电压信号，通过光电隔离12中的线性光耦IL300送入ARM处理器1内部进行模数转化，计算出通过撑紧电机的电流。所述磁编码器接口模块9，采用SN75175差分线性接收电路将编码器的各相脉冲信号处理后送入ARM处理器1进行计数测量，得到相应的速度或者位置。所述限位开关接口模块10，采用施密特触发电路对限位开关的动作情况进行采集，判断相应机构是否达到极限位置。

当智能墙面抹灰机器人专用控制器为自动控制工作模式时，所述人机交互模块11通过12C总线18与ARM处理器1连接并自动进行通信，操作人员通过人机交互模块11的数码管，可实时的了解当前智能墙面抹灰机器人的工作状态，通过人机交互模块11的手自动切换按键，操作人员根据智能墙面抹灰机器人的运行状态对智能墙面抹灰机器人的工作模式进行切换，所述按键、数码管采用专用数码管驱动芯片CH452A，专用数码管驱动芯片对按键、数码管的工作状态进行扫描和显示；所述人机交互模块还包括直流推进电机21和直流提升电机33的手动调节按按键用于处理异常情况。

实施过程中，所述ARM处理器1选用高性价比的STM32F407VG微控制芯片，STM32F407ZVG系列是基于高性能的Cortex^TM-M4F的32位RISC内核，工作频率高达168MHz。其Cortex-M4F核心功能支持所有ARM单精度数据处理指令和数据类型的单精度浮点单元(FPU)。它还实现了一套完整的DSP指令和内存保护单元(MPU)，从而提高应用程序的安全性。该STM32F407VG处理器采用高速嵌入式存储器，最多4字节的备份SRAM，以及广泛的增强I/O的连接到两条APB总线和外设，两个AHB总线和一个32位的多AHB总线矩阵。STM32F407VG设备提供3个12位ADC，两个DAC，1个低功耗RTC，12个通用16位定时器，其中包括两个用于电机控制的PWM定时器，两个通用32位定时器。一个真正的随机数发生器(RNG)。还配备了标准和先进的通信接口，可完美的完成智能墙面抹灰机器人所需的全部数据处理以及控制功能。

本发明中所使用的ARM处理器1(STM32F407VG)，设计ARM处理器1的最小系统，扩展出所有IO口，供其他各模块与ARM处理器1与其通信。ARM处理器1的引脚VREF+与电源模块2中基准电压芯片REF3030所产生的3.3V电压连接，为ARM处理器1内部AD转换提供稳定的参考电压。ARM处理器1中的NRST引脚与复位芯片MAX809的RST引脚相连为ARM处理器1提供复位信号。并为ARM处理器1预留调试接口，方便对专用控制器进行在线调试。ARM处理器1中的VCC引脚与GND引脚之间分别连上0.1uF电容，滤除电源杂波，为ARM处理器1提供平稳电源。

请参见图2示出本发明直流推进电机调速模块4框图，其中：ARM处理器1产生的推进速度控制信号即脉宽调制信号24(PWM)通过高速光耦器13送入直流推进电机调速模块4中，所述直流推进电机调速模块4采用直流推进电机功率驱动芯片。本发明中高速光耦器13采用集成芯片HCPL0630。通过高速光耦器13隔离，避免电机驱动回路大电流影响控制回路中的信号传输。高速光耦器13的输出端与直流推进电机调速模块4的高边控制开关相连，控制其通断，此处直流推进电机功率驱动芯片所采用的是BTM7710GP。相应的，低边控制开关的通断信号25通过普通光耦12隔离。通过直流推进电机21的大电流通过电机电流反馈模块8中的霍尔转换元件23进行测量。霍尔转换元件23所采用的ACS712集成电路利用霍尔效应，隔离了大电流和感应电流，并进行了线性化，其输出端直接连接到ARM处理器1的AD转换输入引脚。与直流推进电机21行程相关的限位开关22连接直流推进电机调速模块4的接地端与电源地，一旦直流推进电机21到达极限位置，产生中断信号传递给ARM处理器1，ARM处理器停止产生推进速度控制信号24，使得直流推进电机21停止转动。

请参见图3示出本发明直流撑紧电机模块26控制框图，其中：直流撑紧电机模块6主要采用功率开关进行直流撑紧电机26控制本发明中采用的功率芯片采用英飞凌公司生产的BTS6133D。采用普通光耦12隔离来自ARM处理器1的开关通断控制信号27。电机电流反馈模块8采用线性光耦28对大电流进行隔离和线性衰减，由线性光耦28的输出适合测量的电流，经过电流反馈模块8中的基准电阻将电流信号转换为电压信号并经过电压跟随器输入到ARM处理器1的模数转换输入引脚。

请参见图4示出本发明自动控制模式和手动控制模式切换电路示意图，其中：若墙面抹灰机器人发生异常情况，操作人员可根据需要利用人机交互模块11手自动切换电路进行手动控制。当手自动切换开关30动作后，墙面抹灰机器人由自动模式切换到手动模式，操作人员使用直流推进电机21的手动调节按键31和直流提升电机33的手动调节按键32直接对直流推进电机21和直流提升电机33直接进行控制，完全跳过ARM控制器1和直流推进电机调速模块4和直流提升电机控制模块5，避免由于ARM处理器1和其他外围模块的失效而使得手动控制无法正常工作。直流推进电机21的手动调节按键31和直流提升电机33的手动调节按键32又分别于直流推进电机21和直流提升电机33的限位开关10串联，避免手动调节使得相应的机构超出可运动范围。

具体实施过程中，其自动控制流程如下：通过激光测距传感数据接收模块3以及磁编码器接口模块9收集数据，ARM处理器1采用中值滤波算法对采集到的智能墙面抹灰机器人与待粉刷墙面之间距离测量数据进行滤波去噪，通过对距离测量数据处理并进行轨迹插值计算，得到相应的各电机控制量，采用增量式PID算法对直流推进电机21和直流提升电机33进行转速环和电流双闭环控制。

控制程序中采用中值滤波算法，将每组需要滤波的数据进行排序，以排序后最中间的位置作为此组数据的滤波结果。采用增量式PID算法表达式是ARM处理器1的第k个采样时刻的输出值与第k-1个采样时刻的输出值之差Δu_k对直流推进电机21进行调速：

${\mathrm{\Δu}}_k=u_k-u_{k-1}=K_p\[e_k-e_{k-1}+\frac{T}{T_i}{e}_k+T_d\frac{e_k-2e_{k-1}+e_{k-2}}{T}\]$

其中，u_k是ARM处理器1的第k个采样时刻的输出值，u_k-1是ARM处理器的第k-1个采样时刻的输出值，e_k为第k个采样时刻输出值与目标值之间的偏差，e_k-1为第k-1个采样时刻输出值与目标值之间的偏差，e_k-2为第k-2个采样时刻输出值与目标值之间的偏差，T为采样周期，K_p为比例增益，T_i为积分时间，T_d为微分时间。

以上所述，仅为本发明中的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可理解想到的变换或替换，都应涵盖在本发明的包含范围之内。

Claims (9)

1.一种智能墙面抹灰机器人专用控制器，其特征在于，该控制器包括ARM处理器以及外围模块，其控制流程中包含自动工作模式和手动工作模式，所述外围模块包括电源模块，激光测距传感数据接收模块、直流推进电机调速模块、直流提升电机控制模块、直流撑紧电机控制模块、步进电机角度控制模块、电机电流反馈模块、磁编码器接口模块、限位开关接口模块、人机交互模块以及手自动切换电路；所述手自动切换电路分别与对应的电源模块、ARM处理器、外围模块连接，用于为ARM处理器、外围模块及直流推进电机、直流提升电机、直流撑紧电机、步进电机供电回路进行切换；所述ARM处理器分别与对应的激光测距传感数据接收模块、直流推进电机调速模块、直流提升电机控制模块、直流撑紧电机控制模块、步进电机角度控制模块、电机电流反馈模块、磁编码器接口模块、限位开关接口模块以及人机交互模块连接，其中：

所述激光测距传感数据接收模块，用于接收并向ARM处理器发送激光测距传感器测量智能墙面抹灰机器人与待粉刷墙面之间的距离数据；

所述磁编码接口模块，用于发送直流推进电机、直流提升电机对应磁编码器的直流推进速度脉冲数据、直流提升速度脉冲数据；

所述ARM处理器，对智能墙面抹灰机器人与待粉刷墙面之间的距离数据进行数据滤波，对智能墙面抹灰机器人的运动轨迹进行插值计算，获得插值计算结果，得到提升速度和推进速度的对应关系；所述ARM处理器，对磁编码器的直流推进速度脉冲数据、直流提升速度脉冲数据、步进脉冲数据进行计数处理计算得到速度值，并将速度值与插值计算结果所对应的速度进行比较，再根据PID控制算法，得到推进速度控制信号、提升速度控制信号、旋转角度或位置控制信号；所述ARM处理器，接收测量撑紧电机电流量信号，若测量撑紧电机电流量信号大于所设定的阈值，则发出撑紧电机停止控制信号；若测量撑紧电机电流量信号小于所设定的阈值，则发出撑紧电机转动控制信号；

所述直流推进电机调速模块，将ARM处理器产生的推进速度控制信号转换为直流推进电机的电压量信号，用于调整驱动直流推进电机控制智能墙面抹灰机器人抹灰板的前后推进速度，保证智能墙面抹灰机器人作业上下厚度的均匀性；

所述直流提升电机控制模块，将ARM处理器产生的提升速度控制信号转化输出提升速度电压量信号，用于驱动直流提升电机做提升运动；

所述步进电机角度控制模块，将ARM处理器产生的旋转角度控制信号转化为旋转角度电压量信号，进一步控制步进电机的旋转角度，使步进电机达到控制智能墙面抹灰机器人的抹灰板的旋转角度；

所述直流撑紧电机控制模块，将撑紧电机停止、转动控制信号生成撑紧电平信号，用于驱动直流撑紧电机通断并做撑紧动作；

所述电机电流反馈模块，利用霍尔效应原理将通过直流推进电机的大电流转化为0-5V电压信号，滤波后送入ARM处理器内部进行模数转化，计算出通过直流推进电机的电流；通过撑紧电机的电流在直流撑紧电机控制模块中的功率芯片内部转化为电流信号，再通过电机电流反馈模块中的基准电阻进一步转化为电压信号，通过线性光耦送入ARM处理器内部进行模数转化，计算出通过撑紧电机的电流；

所述人机交互模块与ARM处理器连接，用于控制ARM处理器对系统异常情况、急停处理，显示系统工作状态；

所述人机交互模块配合限位开关接口模块，根据智能墙面抹灰机器人的运行情况，随时进行手动模式和自动模式的相互切换；将自动控制工作模式切换到手动控制工作模式，同时ARM处理器、直流提升电机控制模块、直流撑紧电机控制模块、步进电机控制模块、激光测距传感数据接收模块、电机电流反馈模块、磁编码器接口模块处于停止工作状态，智能墙面抹灰机器人完全由操作员控制；

所述限位开关接口模块，用于采集限位开关动作状态，判断智能墙面抹灰机器人上升高度、抹灰板推进位置和旋转位置是否达到极限位置；

所述人机交互模块的按键，对直流推进电机和直流提升电机进行手动控制，用于调整智能墙面抹灰机器人的位置状态或者处理重大异常情况；在手动模式下，利用人机交互模块的按键状态直接控制直流推进电机和直流撑紧电机工作，使得即使在ARM处理器以及外围模块损坏的情况下仍能将智能墙面抹灰机器人调整到安全位置。

2.根据权利要求1所述的智能墙面抹灰机器人专用控制器，其特征在于，所述直流推进电机调速模块、直流撑紧电机控制模块均采用功率芯片作为电机驱动器。

3.根据权利要求1所述的智能墙面抹灰机器人专用控制器，其特征在于，所述激光测距传感数据接收模块采用单向信号传递的通信方式。

4.根据权利要求1所述的智能墙面抹灰机器人专用控制器，其特征在于，所述电源模块采用外部24V直流电源为输入源，电源模块包括：线性稳压器件、稳压芯片、开关型电源转换芯片、稳压芯片、基准电压芯片，其中：采用线性稳压器件产生另一路+5V电压，为电机驱动回路提供电源；采用稳压芯片产生一路+3.3V电压，为ARM处理器提供电源；采用开关型电源转换芯片产生一路+5V电压，为控制回路提供电源；采用基准电压芯片产生一路3.3V电压，作为ARM处理器的模数转换的参考电压。

5.根据权利要求1所述的智能墙面抹灰机器人专用控制器，其特征在于，所述直流提升电机控制模块将ARM处理器产生的提升速度控制信号与限位开关的高电平和低电平信号做逻辑运算的结果通过高速光耦器传递给直流提升电机控制模块内部的功率芯片，用于控制直流提升电机。

6.根据权利要求1所述的智能墙面抹灰机器人专用控制器，其特征在于，ARM处理器的撑紧电机停止、转动控制信号通过光耦器控制直流撑紧电机控制模块中的功率芯片，用于控制直流撑紧电机通断。

7.根据权利要求1所述的智能墙面抹灰机器人专用控制器，其特征在于，当智能墙面抹灰机器人专用控制器为自动控制工作模式时，所述人机交互模块通过I2C总线与ARM处理器连接并自动进行通信，操作人员通过人机交互模块的数码管实时了解当前智能墙面抹灰机器人的工作状态，通过人机交互模块的手自动切换按键，操作人员根据智能墙面抹灰机器人的运行状态对智能墙面抹灰机器人的工作模式进行切换。

8.根据权利要求1所述的所述的智能墙面抹灰机器人专用控制器，其特征在于，ARM处理器采用中值滤波算法对采集到的智能墙面抹灰机器人与待粉刷墙面之间距离测量数据进行滤波去噪，通过对距离测量数据处理并进行轨迹插值计算得到相应的每个所述电机控制量，并采用增量式PID算法对每个所述电机进行转速环和电流环双闭环控制；所述中值滤波算法将每组需要滤波的数据进行排序，以排序后最中间的位置作为此组数据的滤波结果；

所述增量式PID算法表达式是ARM处理器的第k个采样时刻的输出值与第k-1个采样时刻的输出值之差△u_k对直流推进电机进行调速：

${\mathrm{\Δu}}_k=u_k-u_{k-1}=K_p[e_k-e_{k-1}+\frac{T}{T_i}{e}_k+T_d\frac{e_k-{2e}_{k-1}+e_{k-2}}{T}]$

其中，u_k是ARM处理器的第k个采样时刻的输出值，u_k-1是ARM处理器的第k-1个采样时刻的输出值，e_k为第k个采样时刻输出值与目标值之间的偏差，e_k-1为第k-1个采样时刻输出值与目标值之间的偏差，e_k-2为第k-2个采样时刻输出值与目标值之间的偏差，T为采样周期，K_p为比例增益，T_i为积分时间，T_d为微分时间。

9.根据权利要求1所述的所述的智能墙面抹灰机器人专用控制器，其特征在于，所述磁编码器接口模块采用差分线性接收电路。