CN110293571A - 一种教学竞赛用喷药机器人的控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种教学竞赛用喷药机器人的控制系统，包括主控模块，所述主控模块分别与行驶避障模块、行走控制模块、目标检测模块、喷药控制模块、电源控制模块连接。所述主控模块包括上位机树莓派3B+和下位机ARDUINO MEGA 2560，上位机控制目标检测模块和喷药控制模块，下位机控制行驶避障模块和控制行走控制模块；所述行驶避障模块包括左右高层避障右、左底层避障光电开关传感器，所有避障光电开关传感器的信号输出与所述主控模块的下位机相应引脚连接；所述行走控制模块包括前后左右四个电机、前后左右四个电机编码器、四路电机驱动器、前后灰度循迹传感器；所述目标检测模块包括左右高层检测光电开关传感器、右中层检测光电开关传感器、左右底层检测光电开关传感器、摄像头和喇叭；所述喷药控制模块包括三个电磁继电器、一个增压泵、左右电磁阀、左右喷头、左右喷头控制舵机和云台控制舵机；所述电源控制模块包括12V电池、5V降压模块和7V降压模块。

Description

一种教学竞赛用喷药机器人的控制系统

技术领域

本发明属于教学用喷药机器人技术领域，具体涉及一种教学竞赛用喷药机器人的控制系统。

背景技术

喷药机器人项目是中国服务机器人大赛的一项子项目，机器人比赛场地，如图1、图2所示。在比赛过程中，机器人从起始区出发，经过A区、B区、C区、D区、E区，自主完成对A区的模拟仿真藤蔓，B区的低矮作物，C区的杂草和D区不同颜色树冠的检测识别与喷药，并且对喷药覆盖面积有50%以上的要求，仿真植物如图3所示，其中01为藤蔓，02为低矮作物，03为杂草，04为树冠。

机器人在起始位置时，语音介绍参赛队伍信息，然后行驶进入A区。A区要求对藤蔓喷药，有4个对藤蔓喷药作业点，B区要求对通道两侧低矮作物连续喷药，C区要求通道两侧各10个花盆内随机杂草进行检测播报并喷药，D区要求道路两侧各4个树形进行喷药，树形为长方形白板，其上粘贴4种颜色卡纸，每一种卡纸对应仿真树冠的健康状态，其中绿色代表健康，黄色代表轻微虫害，灰色代表严重虫害，机器人经过D区时对树冠状态进行识别并播报，对患有轻微和严重虫害的树形进行不同量的喷药。E区和D区树形规则一样，只是树冠位置和方向可以随机摆放。最后机器人回到起始地点。

根据比赛规则，比赛过程中，机器人需要在没有白色引导线的A区、B区、C区、D区和E区能自主行驶并完成相应仿真植物的检测识别并喷药，在各区衔接路段依靠识别白色引导线向前行驶。能完成整个比赛任务，除了机械结构设计以外，还需根据比赛任务设计控制系统，否则，机器人不能够自主完成任务。

目前的实验设备，特别是高等教育的实验设备，针对教学竞赛环节开发的实验设备较少，刚开始参加竞赛的学生，概念比较模糊，所以有必要开发相关的教学竞赛用喷药机器人，对学生参赛进行引导。

发明内容

为了解决上述存在的技术问题，本发明设计了一种教学竞赛用喷药机器人的控制系统，具有机器人行驶避障、行走控制、目标检测、喷药控制和电源控制功能，从而实现仿真植物检测识别并语音播报和喷头旋转喷药、定点喷药、变量喷药等比赛任务要求。

为了解决上述存在的技术问题，本发明采用了以下方案：

一种教学竞赛用喷药机器人的控制系统，包括主控模块，所述主控模块分别与行驶避障模块、行走控制模块、目标检测模块、喷药控制模块、电源控制模块连接。

进一步，所述主控模块包括上位机和下位机，上位机相应引脚接收所述目标检测模块的信息输出；上位机相应引脚输出控制所述喷药控制模块的控制信息；下位机相应引脚接收所述行驶避障模块输出的信息，下位机相应引脚输出控制行走控制模块的控制信息，同时下位机相应引脚接收行走控制模块输出的信息。

进一步，所述行驶避障模块包括左高层避障光电开关传感器、右高层避障光电开关传感器、左底层避障光电开关传感器和右底层避障光电开关传感器，所有避障光电开关传感器的信号输出与所述主控模块的下位机相应引脚连接。

进一步，所述行走控制模块包括左前电机、右前电机、左后电机、右后电机、左前电机编码器、右前电机编码器、左后电机编码器、右后电机编码器、四路电机驱动器、前灰度循迹传感器和后灰度循迹传感器；前后灰度循迹传感器的信号输出与所述主控制模块下位机相应引脚连接；四路电机驱动器输入与所述主控制模块下位机相应输出引脚连接；四路电机驱动器输出与左前电机、右前电机、左后电机、右后电机输入引脚连接；左前电机编码器、右前电机编码器、左后电机编码器、右后电机编码器与对应左前电机、右前电机、左后电机、右后电机同轴连接；左前电机编码器、右前电机编码器、左后电机编码器、右后电机编码器的AB相信号输出与所述主控制模块下位机相应输入引脚连接。

进一步，所述目标检测模块包括左高层检测光电开关传感器、右高层检测光电开关传感器、右中层检测光电开关传感器、左底层检测光电开关传感器、右底层检测光电开关传感器、摄像头和喇叭；所有检测光电开关传感器的信号输出与所述主控制模块上位机相应输入引脚连接；摄像头信号输出与所述主控制模块上位机通过USB接口连接；喇叭信号输入与所述主控制模块上位机相应输出引脚连接。

进一步，所述喷药控制模块包括三个电磁继电器、一个增压泵、左电磁阀、右电磁阀、左喷头、右喷头、左喷头控制舵机、右喷头控制舵机和云台控制舵机；三个电磁继电器、左喷头控制舵机、右喷头控制舵机和云台控制舵机的信号输入与所述主控制模块上位机相应输出引脚连接；左喷头控制舵机控制左喷头在垂直方向转动；右喷头控制舵机控制右喷头在垂直方向转动；云台控制舵机间接控制左右喷头同时在水平面上转动；三个电磁继电器分别控制增压泵、左电磁阀、右电磁阀开和关；增压泵出水口同时连接左右电磁阀的进水口，左电磁阀出水口连接左喷头进水口，右电磁阀出水口连接右喷头进水口。

进一步，所述电源控制模块包括12V电池、5V降压模块和7V降压模块；12V电池直接向增压泵、电机驱动器提供12V工作电压；5V降压模块将12V电池降压向树莓派、ARDUINO、灰度循迹传感器、所有光电开关传感器和所有电磁继电器提供5V工作电压；7V降压模块将12V电池降压向云台控制舵机、左右喷头控制舵机提供7V工作电压。

进一步，所述左前电机、右前电机、左后电机、右后电机均为直流电机。

进一步，所述主控制模块的上位机控制器为树莓派；所述主控制模块的下位机控制器为ARDUINO；并且上位机与下位机通过USB数据线连接。

工作时，所述主控制模块的下位机向四路电机驱动器发送四个电机控制信号，驱动各电机正转或反转，实现机器人的前进、左转、右转和停止等基本运动动作；在没有白色引导线的A区、B区、C区、D区和E区，所述主控制模块的下位机读取四个电机对应的编码器脉冲数，利用PID分别调节四个电机的速度，控制机器人直线行驶，同时调用所述行驶避障模块，辅助机器人向前行驶；在有白色引导线的路段，所述主控制模块的下位机根据前后灰度循迹传感器的不同检测信号判断机器人行驶方向，前灰度循迹传感器检测到直线引导线，机器人向前行驶，后灰度循迹传感器检测到十字型引导线，机器人向有仿真植物区域方向转；机器人在仿真植物区域和白色引导线区域按照程序设计流程实现自动行驶；所述主控制模块的上位机依据左右高层、右中层、左右底层检测光电开关传感器或摄像头检测识别到仿真植物实现目标检测；所述主控制模块的上位机依据目标检测结果，按程序启动所述喷药控制模块执行喷药动作，实现自动喷药；整个比赛过程由主控制模块将下位机负责的自动行驶和上位机负责的目标检测、自动喷药进行协同工作。

该教学竞赛用喷药机器人的控制系统具有以下有益效果：

（1）本发明可在设定的竞赛场景中，按照比赛规则，实现机器人自主导航、自主仿真植物检测识别、对仿真植物进行自动、精准和变量喷药。

（2）本发明中，喷头可在垂直方向转动、也能在水平方向转动，操作灵活、喷射范围广，既可实现定点或运动的精准喷药，又可以使机器人在不喷药时，结构紧凑，占空间较小。

（3）本发明中，只需两个喷头，相应所需的控制舵机、电磁阀、增压泵、电磁继电器个数大大减少，从而大大降低实现成本。

（4）本发明中，要求综合知识强，特别适合教学竞赛，锻炼学生动手能力。

附图说明

图1：本发明中的竞赛场地布局图；

图2：本发明中的竞赛场地三维示意图；

图3：本发明中的竞赛场地仿真植物图；

图4：本发明实施方式中教学竞赛用喷药机器人控制系统的模块化结构示意图；

图5、图6、图7、图8：本发明实施方式中教学竞赛用喷药机器人控制系统的各电气元器件分布图；

图9：本发明实施方式中控制系统的实现框架图；

图10：本发明实施方式中机器人上下位机协同控制流程图；

图11、图12：本发明实施方式中机器人行驶控制流程图；

图13：本发明实施方式中机器人喷药控制流程图。

附图标记说明：

11—ARDUINO；12—树莓派；21—左高层检测光电开关传感器；22—右高层检测光电开关传感器；23—右中层检测光电开关传感器；24—左底层检测光电开关传感器；25—右底层检测光电开关传感器；26—摄像头；27—喇叭；31—左高层避障光电开关传感器；32—右高层避障光电开关传感器；33—左底层避障光电开关传感器；34—右底层避障光电开关传感器；41—12V电池；42—5V降压模块；43—7V降压模块；51—电机驱动器；52—电机；53—电机编码器；54-灰度循迹传感器；61—左喷头；62—右喷头；63—左喷头控制舵机；64—右喷头控制舵机；65—左电磁阀；66—右电磁阀；67—增压泵；68—云台控制舵机；69—电磁继电器。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明做进一步说明：

图5至图13出示了本发明教学竞赛用喷药机器人的控制系统的一种实施方式。图4是本实施方式中教学竞赛喷药机器人控制系统的模块化结构示意图。

如图4所示，本实施方式中教学竞赛用喷药机器人的控制系统，包括主控模块1，所述主控模块1分别与行驶避障模块3、行走控制模块5、目标检测模块2、喷药控制模块6、电源控制模块4连接。

所述主控模块1包括上位机和下位机。上位机控制器为树莓派12，树莓派12相应引脚接收所述目标检测模块2的信息输出，树莓派12相应引脚输出控制所述喷药控制模块6的控制信息；下位机控制器为ARDUINO11，ARDUINO11相应引脚接收所述行驶避障模块3输出的信息，ARDUINO11相应引脚输出控制行走控制模块5的控制信息，同时ARDUINO11相应引脚接收行走控制模块5输出的信息；并且树莓派12与ARDUINO11通过USB数据线连接。

所述行驶避障模块3包括左高层避障光电开关传感器31、右高层避障光电开关传感器32、左底层避障光电开关传感器33和右底层避障光电开关传感器34，所有避障光电开关传感器的信号输出与所述主控模块1的ARDUINO11相应引脚连接。

所述行走控制模块5包括四路电机驱动器51、前后左右四个电机52、前后左右四个电机编码器53、前后灰度循迹传感器54；前后灰度循迹传感器54的信号输出与所述主控制模块1的ARDUINO11相应引脚连接；四路电机驱动器51的输入与所述主控制模块1的ARDUINO11相应输出引脚连接；四路电机驱动器51的输出与前后左右四个电机52的输入引脚连接；前后左右四个电机编码器53与对应前后左右四个电机52同轴连接；前后左右四个电机编码器53的AB相信号输出与所述主控制模块1的ARDUINO11相应输入引脚连接。

所述目标检测模块2包括左高层检测光电开关传感器21、右高层检测光电开关传感器22、右中层检测光电开关传感器23、左底层检测光电开关传感器24、右底层检测光电开关传感器25、摄像头26和喇叭27；所有检测光电开关传感器的信号输出与所述主控制模块1的树莓派12相应输入引脚连接；摄像头26信号输出与所述主控制模块1的树莓派12通过USB接口连接；喇叭27信号输入与所述主控制模块1的树莓派12相应输出引脚连接。

所述喷药控制模块6包括三个电磁继电器69、一个增压泵67、左电磁阀65、右电磁阀66、左喷头61、右喷头62、左喷头控制舵机63、右喷头控制舵机64和云台控制舵机68；三个电磁继电器69、左喷头控制舵机63、右喷头控制舵机64和云台控制舵机68的信号输入与所述主控制模块1的树莓派12相应输出引脚连接；左喷头控制舵机63控制左喷头61在垂直方向转动；右喷头控制舵机64控制右喷头62在垂直方向转动；云台控制舵机68间接控制左右喷头同时在水平面上转动；三个电磁继电器69分别控制增压泵67、左电磁阀65、右电磁阀66开和关；增压泵67出水口同时连接左电磁阀65、右电磁阀66的进水口，左电磁阀65出水口连接左喷头61进水口，右电磁阀66出水口连接右喷头62进水口。

所述电源控制模块4包括12V电池41、5V降压模块42和7V降压模块43；12V电池41直接向增压泵67、电机驱动器51提供12V工作电压；5V降压模块将12V电池降压向树莓派12、ARDUINO11、灰度循迹传感器54、所有光电开关传感器和所有电磁继电器69提供5V工作电压；7V降压模块将12V电池降压向云台控制舵机68、左喷头控制舵机63和右喷头控制舵机64提供7V工作电压。

优选地，根据仿真植物高低特点，将避障光电开关传感器设置为高低不同的两层，并且左底层避障光电开关传感器33与由底层避障光电开关传感器34排列呈“八”字的形式，大头向前更有利于障碍物的检测。

优选地，根据仿真植物高低特点，将左高层检测光电开关传感器21、右高层检测光电开关传感器22、右中层检测光电开关传感器23、左底层检测光电开关传感器24和右底层检测光电开关传感器25设置为高中低不同的三层，每个不同层次的传感器负责相应高度的仿真植物检测。

优选地，喷药控制模块6中，可由左喷头控制舵机63控制左喷头61在垂直方向转动，右喷头控制舵机64控制右喷头62在垂直方向转动，云台控制舵机68间接控制左右喷头同时在水平面上转动，可使左右喷头喷药的空间覆盖面更广，喷药范围控制更灵活、更精准。

优选地，主控制模块1的树莓派12采用树莓派3B+、ARDUINO 11采用ARDUINO MEGA2560，并且树莓派12与ARDUINO11通过串口通信协议协同工作。

本实施例中，喷药机器人的控制系统实现框架如图9所示，所述主控制模块1的ARDUINO11向四路电机驱动器51发送四个电机52控制信号，驱动各电机正转或反转，实现机器人的前进、左转、右转和停止等基本运动动作；在没有白色引导线的A区、B区、C区、D区和E区，所述主控制模块1的ARDUINO11读取四个电机对应的编码器53脉冲数，利用PID分别调节四个电机52的速度，控制机器人直线行驶，同时调用在相应区域的避障光电开关传感器进行避障，辅助机器人向前行驶；在有白色引导线的路段，所述主控制模块1的ARDUINO11根据前后灰度循迹传感器54的不同检测信号判断机器人行驶方向，前灰度循迹传感器检测到直线引导线，机器人向前行驶，后灰度循迹传感器检测到十字型引导线，机器人向有仿真植物区域方向转；机器人在仿真植物区域和白色引导线区域按照程序设计流程实现自动行驶；所述主控制模块1的树莓派12依据左右高层、右中层、左右底层检测光电开关传感器或摄像头26检测识别到仿真植物实现目标检测；所述主控制模块1的ARDUINO11依据目标检测结果，按程序启动所述喷药控制模块6执行喷药动作，实现自动喷药；整个比赛过程由主控制模块1将ARDUINO11负责的自动行驶和树莓派12负责的目标检测、自动喷药进行协同工作。

本实施例中，喷药机器人的上下位机协同控制流程如图9所示，所述主控制模块1的ARDUINO11，控制机器人行驶，当行驶到某个仿真植物区域后，串口发送相应区域代码小写字母字符；所述主控制模块1的树莓派12串口是否接收到区域代码小写字母字符，当接收到后，启动对应区域的仿真植物检测识别程序，当检测到仿真植物后，串口发送“S”字符；ARDUINO11串口接收到“S”字符后，控制机器人暂停行驶；树莓派12启动对应区域的喷药控制程序，喷药结束后串口发送“G”字符；ARDUINO11串口接收到“G”字符后，控制机器人继续行驶。

本实施例中，机器人行驶控制流程如图11、图12所示，所述主控制模块1的ARDUINO11受树莓派12控制。当树莓派12完成正常开机后，通过触发开关，整个系统开始运行。树莓派12向ARDUINO11发送字符“G”， ARDUINO11接收到字符“G”后，机器人开始向前行驶，循环走完A、B、C、D、E每个区域；

行驶路径为：起点区→A1→B1→B2→C2→C1→C2→D2→D1→D2→E4→E5→E2→E5→返回起始点（E4→D2→C2→B2→起点区）主要步骤：

步骤一：在进入一个区域之前，ARDUINO11会向上位机发送区域对应代号（如“a”）；当机器人已进入该区域后，接收到树莓派12发送的字符“S”后，机器人暂停行驶，直到接收到树莓派12发送的字符“G”后，机器人继续行驶；机器人前进时会判断是否走到场地边界白色引导线上，若是则向树莓派12发送字符“o”，表示已行驶完该区域；

步骤二：完成一个区域的行驶后，机器人将准备转弯进入下一个区域，并向树莓派12发送下一个区域代号，同时对用于锁住程序循环的区域状态机num变量赋值，程序进入新区域后同样执行步骤一过程；

循环上述步骤一、步骤二过程，直到行驶完规划路径。其中图11为图12中判断流程的具体内容，包含了循迹和避障处理。

本实施例中，机器人仿真植物检测识别流程，主要根据光电开关传感器的发射器、接收器和检测电路控制光电开关传感器输出低电平，从而实现仿真植物的检测。其中光电开关传感器的布局和检测距离由区域仿真植物位置决定，在A、B、C、D、E区域中，需使用不同光电开关传感器进行仿真植物分类检测，并语音播报检测结果：

（1）A、B区只需检测是否存在仿真植物，A区使用左高层检测光电开关传感器21、右高层检测光电开关传感器22检测藤蔓，B区使用左底层检测光电开关传感器24、右底层检测光电开关传感器25检测长方形花盆；

（2）C区需检测圆锥花盆中是否存在杂草，整个C区花盆高度一致，花盆中间有仿真玫瑰花，部分花盆中放置仿真杂草；由于杂草比花盆边缘要高，比玫瑰花要矮，分布面积较宽，使用右中层检测光电开关传感器23检测杂草；花盆中的玫瑰花对杂草检测存在一定干扰，可利用按键防抖原理将其干扰过滤；具体办法为连续检测两次（间隔0.3S），判断光电开关传感器输出电平是否一致，若都为低电平则成功检测到杂草；

（3）D、E区需先检测是否存在仿真树冠，然后对不同颜色树冠进行颜色识别；D、E区首先使用右高层检测光电开关传感器22检测仿真树冠，当检测到树冠后，再调用摄像26，使用OpenCV的python库对树冠颜色进行识别。

本实施例中，机器人对仿真植物喷药时首先要调整左右喷头角度，机器人根据A、B、C、D和E区的仿真植物高低、摆放位置，决定左喷头61或右喷头62的喷药角度、并由左喷头控制舵机63、右喷头控制舵机64和云台控制舵机68共同调整角度：A区先由左喷头61旋转覆盖藤蔓左半部分，再由右喷头62旋转连覆盖藤蔓右半部分；B区左喷头61对准覆盖左边花盆植物，右喷头62对准覆盖右边花盆植物；C区使用右喷头62并保持对准圆锥花盆；D、E区使用右边喷头62并与树冠保持平行。

本实施例中，机器人的喷药控制流程：树莓派12在程序启动后与ARDUINO11建立串口通讯，并等待ARDUINO11发送A、B、C、D、E区域代号小写字母字符，然后根据区域代号小写字母字符启动相应区域喷药控制程序，喷药控制程序流程如图13所示，具体流程为：

步骤一：启动相应光电开关传感器，检测机器人左右两边是否有仿真植物存在。有则向下位机发送“S”字符，让下位机控制机器人停止运动，等待喷药；

步骤二：根据区域仿真植物高矮特点，启动对应喷药角度控制程序，并开始喷药；

步骤三：喷药结束后，向ARDUINO11发送“G”字符，让ARDUINO11控制机器人继续运动，继续循环检测同一区域下一个待喷药的仿真植物，直到接收到下一个区域代号字符为止；

另外B区白色花盆中仿真植物分布较长，定点喷药不能全覆盖，所以采用不停车连续喷药方式；D、E区还需识别树冠颜色，颜色决定喷药时长。

本发明可在设定的竞赛场景中，按照比赛规则，实现机器人自主导航、自主仿真植物检测识别、对仿真植物进行自动、精准和变量喷药。

本发明中，左喷头61、右喷头62可在垂直方向转动、也能在水平方向转动，操作灵活、喷射范围广，既可实现定点或运动的精准喷药，又可以使机器人在不喷药时，结构紧凑，占空间较小。

本发明中，只需两个喷头，相应所需的控制舵机、电磁阀、增压泵、电磁继电器个数大大减少，从而大大降低实现成本。

本发明成本较低，特别适合教学竞赛，易于学生上手。

上面结合附图对本发明进行了示例性的描述，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种教学竞赛用喷药机器人的控制系统，其特征在于：包括主控模块，所述主控模块分别与行驶避障模块、行走控制模块、目标检测模块、喷药控制模块、电源控制模块连接。

2.根据权利要求1所述教学竞赛用喷药机器人的控制系统，其特征在于：所述主控模块包括上位机和下位机，上位机相应引脚接收所述目标检测模块的信息输出；上位机相应引脚输出控制所述喷药控制模块的控制信息；下位机相应引脚接收所述行驶避障模块输出的信息，下位机相应引脚输出控制行走控制模块的控制信息，同时下位机相应引脚接收行走控制模块输出的信息。

3.根据权利要求1所述教学竞赛用喷药机器人的控制系统，其特征在于：所述行驶避障模块包括左高层避障光电开关传感器、右高层避障光电开关传感器、左底层避障光电开关传感器和右底层避障光电开关传感器，所有避障光电开关传感器的信号输出与所述主控模块的下位机相应引脚连接。

4.根据权利要求1所述教学竞赛用喷药机器人的控制系统，其特征在于：所述行走控制模块包括左前电机、右前电机、左后电机、右后电机、左前电机编码器、右前电机编码器、左后电机编码器、右后电机编码器、四路电机驱动器、前灰度循迹传感器和后灰度循迹传感器；前后灰度循迹传感器的信号输出与所述主控制模块下位机相应引脚连接；四路电机驱动器输入与所述主控制模块下位机相应输出引脚连接；四路电机驱动器输出与左前电机、右前电机、左后电机、右后电机输入引脚连接；左前电机编码器、右前电机编码器、左后电机编码器、右后电机编码器与对应左前电机、右前电机、左后电机、右后电机同轴连接；左前电机编码器、右前电机编码器、左后电机编码器、右后电机编码器的AB相信号输出与所述主控制模块下位机相应输入引脚连接。

5.根据权利要求1所述教学竞赛用喷药机器人的控制系统，其特征在于：所述目标检测模块包括左高层检测光电开关传感器、右高层检测光电开关传感器、右中层检测光电开关传感器、左底层检测光电开关传感器、右底层检测光电开关传感器、摄像头和喇叭；所有检测光电开关传感器的信号输出与所述主控制模块上位机相应输入引脚连接；摄像头信号输出与所述主控制模块上位机通过USB接口连接；喇叭信号输入与所述主控制模块上位机相应输出引脚连接。

6.根据权利要求1所述教学竞赛用喷药机器人的控制系统，其特征在于：所述喷药控制模块包括三个电磁继电器、一个增压泵、左电磁阀、右电磁阀、左喷头、右喷头、左喷头控制舵机、右喷头控制舵机和云台控制舵机；三个电磁继电器、左喷头控制舵机、右喷头控制舵机和云台控制舵机的信号输入与所述主控制模块上位机相应输出引脚连接；左喷头控制舵机控制左喷头在垂直方向转动；右喷头控制舵机控制右喷头在垂直方向转动；云台控制舵机间接控制左右喷头同时在水平面上转动；三个电磁继电器分别控制增压泵、左电磁阀、右电磁阀开和关；增压泵出水口同时连接左右电磁阀的进水口，左电磁阀出水口连接左喷头进水口，右电磁阀出水口连接右喷头进水口。

7.根据权利要求1至6任一所述教学竞赛用喷药机器人的控制系统，其特征在于：所述电源控制模块包括12V电池、5V降压模块和7V降压模块；12V电池直接向增压泵、电机驱动器提供12V工作电压；5V降压模块将12V电池降压向树莓派、ARDUINO、灰度循迹传感器、所有光电开关传感器和所有电磁继电器提供5V工作电压；7V降压模块将12V电池降压向云台控制舵机、左右喷头控制舵机提供7V工作电压。

8.根据权利要求1所述教学竞赛用喷药机器人的控制系统，其特征在于：所述主控制模块的上位机控制器为树莓派3B+；所述主控制模块的下位机控制器为ARDUINO MEGA 2560；并且树莓派3B+与ARDUINO MEGA 2560通过串口通信协议协同工作。

9.根据权利要求4所述教学竞赛用喷药机器人的控制系统，其特征在于：所述左前电机、右前电机、左后电机、右后电机均为直流电机。