CN110948487A - 一种分类搬运机器人的控制电路 - Google Patents

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张刘愈
谭科华
陈俊松
马建富
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Abstract

本发明涉及机器人的控制电路，其公开了一种分类搬运机器人的控制电路，降低小型搬运机器人的开发成本，缩短开发周期。本发明中的控制电路包括：电源模块、按键、电机驱动电路、机器视觉模块、编码器模块、显示屏、机械手臂舵机和控制模块；控制模块分别与按键、电机驱动电路、机器视觉模块、编码器模块、显示屏和机械手臂舵机的相应接口相连。所述机器视觉模块采集当前图像，通过基于物体颜色和尺寸特征的机器人视觉算法对不同类别的物体进行识别，并向控制模块发送相应指令；控制模块根据机器视觉模块的指令控制机器人底层基础动作的执行，以及向显示屏提供机器人运行状态的显示。

Description

一种分类搬运机器人的控制电路
技术领域
本发明涉及机器人的控制电路，具体涉及一种分类搬运机器人的控制电路。
背景技术
现如今，机器人不仅仅局限于在高科技领域的应用，开始走进家庭，公司等，协助或取代人类的工作，例如生产业、建筑业、或是危险的工作。而随着科技的发展，机器人所涵盖的内容也越来越丰富，定义也不断充实和创新。此时需要一些机器人为我们提供一些简单的分类搬运工作。
就目前为止，大部分的分类搬运机器人都运用于大型工厂，大型科技公司等。因技术的不成熟，实际上真正能走进家庭，办公室这样场合的机器人并不多，目前较为常见的一种就是扫地机器人。
就机器人走进家庭而言，价格是大部分消费者最在意的，然而对于机器人的研究开发具有周期长，成本高，开发难度大的特点；因此，如何能够降低机器人开发成本，缩短开发周期是推动机器人走进家庭、办公场合的亟需解决的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提出一种分类搬运机器人的控制电路，降低小型搬运机器人的开发成本，缩短开发周期。
本发明解决上述技术问题采用的技术方案是：
一种分类搬运机器人的控制电路，包括：
电源模块、按键、电机驱动电路、机器视觉模块、编码器模块、显示屏、机械手臂舵机和控制模块；
所述电源模块为控制电路中的各个器件供电；
所述按键与控制模块相连，用于对机器人的程序进行调试；
所述机器视觉模块与控制模块相连，用于采集当前图像，通过基于物体颜色和尺寸特征的机器人视觉算法对不同类别的物体进行识别，并向控制模块发送相应指令；
所述控制模块，用于根据机器视觉模块的指令控制机器人底层基础动作的执行，以及向显示屏提供机器人运行状态的显示；
所述电机驱动电路与控制模块相连，用于受控制模块输出的PWM波控制，向电机输出驱动电压，驱动机器人行走；
所述编码器模块与控制模块相连，用于进行脉冲计数以供控制模块计算出机器人的行走速度；
所述机械手臂舵机与控制模块相连，用于在控制模块输出的PWM波的控制下驱动机器人的机械手臂动作；
所述显示屏与控制模块相连，用于对机器人的运行状态进行显示。
作为进一步优化，所述电源模块包括7.2V电池电源和由LM2596S-5、AMS117-3.3稳压芯片组成的稳压电路，LM2596S-5稳压电路将7.2V电压稳压至5V，AMS117-3.3稳压电路将5V电压稳压至3.3V。
作为进一步优化，所述控制模块采用K60核心控制板，分别与按键、电机驱动电路、机器视觉模块、编码器模块、显示屏和机械手臂舵机的相应接口相连。
作为进一步优化，所述机器视觉模块采用OpenMV模块。
作为进一步优化，所述编码器模块采用512迷你编码器。
作为进一步优化，所述显示屏采用OLED显示屏。
本发明的有益效果是：
通过上述电路结构搭建的分类搬运机器人的控制电路为使用者提供了可以直接使用开发的途径，极大的为使用者节省了对小型机器人的硬件开发周期与成本。
附图说明
图1为本发明实施例中的控制电路结构框图。
具体实施方式
本发明旨在提出一种分类搬运机器人的控制电路，降低小型搬运机器人的开发成本，缩短开发周期。
实施例：
如图1所示，本实施例中的分类搬运机器人的控制电路包括：系统电源，按键，电机驱动电路，OpenMV，512迷你编码器，OLED显示屏，机械手臂舵机，K60单片机。各个器件实现功能如下：
所述系统电源用于电路所有器件供电。
所述系统电源为7.2V电池电源和由LM2596S-5、AMS117-3.3稳压芯片组成的稳压电路，LM2596S-5稳压电路是将7.2V电源电压降压到稳定的5V，AMS117-3.3稳压电路是将5V电压降压到3.3V。其稳压电路可以由LM2596S-5输出5V电压给电源为5V的芯片供电如锁存器74HC573，可由AMS117-3.3输出3.3V电压给电源为3.3V的芯片供电如单片机K60。
所述电机驱动电路，用于为机器人行走电机提供驱动电压，驱动电压的大小由单片机K60引脚输出的PWM波控制，便于电机的速度调节控制。其驱动电路的驱动芯片直接由电池电压供电，控制端与单片机相应程序端口相连，控制端供电与系统电源相连，输出端与电机相连。驱动电路中74HC573是用于把单片机与驱动电路之间隔离开，防止驱动电路反向电流过大以至于烧坏单片机。
所述K60核心控制板，用于对机器人底层基础动作的执行。其分别与电机驱动电路，按键，OLED显示，OPEN MV，512迷你编码器的相应程序口相连。通过OPEN MV发送给K60单片机相应的指令，K60单片机就对底层执行相应的具体动作。
所述OLED显示屏，用于获取单片机的基本信息，通过当前显示内容反馈监督机器人的运行状态。其直接与K60单片机程序端口相连。
所述OpenMV，用于机器人视觉的综合处理，采集当前图像通过基于物体颜色和尺寸特征的机器人视觉算法对不同类别的物体进行识别。再通过串口给单片机发送相应的指令，让单片机来执行并完成底层动作。
所述按键，用于对机器人的程序调试，调试一些电机控制参数，OPENMV的阈值等。是通过单片机K60引脚获取按键按下后的低电平得知是哪个按键按下，然后对相应按键设置一定的功能。
所述迷你编码器，是一种接触式编码器，单片机定时采集编码器反馈回来的脉冲，加以计数，既可推算出此时机器人的行走速度，形成闭环控制，让速度控制得更加精确。
所述机械手臂舵机，由LM2596S-5输出的5V为其供电，舵机直接由单片机K60能输出PWM波引脚控制。通过控制不同的舵机可以实现手臂的转动，同时抓起物体也是通过控制舵机实现。
上述控制电路的工作原理如下：事先对机器人的主控芯片K60单片机和OpenMV烧录好程序，给机器人的控制电路上电，系统电源分别给电路中对应的各个芯片供电。机器人上的OpenMV就会自动识别不同颜色的目标物，确认目标物颜色后，通过串口给单片机K60发送指令，这些指令包含了目标物的颜色信息，位置信息，大小信息等。在OLED显示屏上实时显示当前目标物颜色，当前机器人位置，目标物大小等信息。同时也配合K60单片机输出的PWM波控制电机逐渐靠近目标物，PWM大小由PID控制算法计算出。到达设定的位置后即让机器人停下，再次通过OpenMV采集信息由视觉定位算法计算出此时机器人距离目标物的距离，发送动作指令给单片机，然后单片机通过输出PWM波控制机械手臂上的舵机让机械手掌到达与目标物的设定距离，其次通过判断目标物大小信息，控制机械手掌舵机让其能够抓起目标物，最后抓住目标物移动到程序设定位置，完成相应的分类搬运。在此过程中可以通过按键来调试一些参数，比如机器人行走速度，机械手掌与目标物设定距离等。

Claims (6)

1.一种分类搬运机器人的控制电路，其特征在于，包括：
电源模块、按键、电机驱动电路、机器视觉模块、编码器模块、显示屏、机械手臂舵机和控制模块；
所述电源模块为控制电路中的各个器件供电；
所述按键与控制模块相连，用于对机器人的程序进行调试；
所述机器视觉模块与控制模块相连，用于采集当前图像，通过基于物体颜色和尺寸特征的机器人视觉算法对不同类别的物体进行识别，并向控制模块发送相应指令；
所述控制模块，用于根据机器视觉模块的指令控制机器人底层基础动作的执行，以及向显示屏提供机器人运行状态的显示；
所述电机驱动电路与控制模块相连，用于受控制模块输出的PWM波控制，向电机输出驱动电压，驱动机器人行走；
所述编码器模块与控制模块相连，用于进行脉冲计数以供控制模块计算出机器人的行走速度；
所述机械手臂舵机与控制模块相连，用于在控制模块输出的PWM波的控制下驱动机器人的机械手臂动作；
所述显示屏与控制模块相连，用于对机器人的运行状态进行显示。
2.如权利要求1所述的一种分类搬运机器人的控制电路，其特征在于，
所述电源模块包括7.2V电池电源和由LM2596S-5、AMS117-3.3稳压芯片组成的稳压电路，LM2596S-5稳压电路将7.2V电压稳压至5V，AMS117-3.3稳压电路将5V电压稳压至3.3V。
3.如权利要求1所述的一种分类搬运机器人的控制电路，其特征在于，
所述控制模块采用K60核心控制板，分别与按键、电机驱动电路、机器视觉模块、编码器模块、显示屏和机械手臂舵机的相应接口相连。
4.如权利要求1所述的一种分类搬运机器人的控制电路，其特征在于，
所述机器视觉模块采用OpenMV模块。
5.如权利要求1所述的一种分类搬运机器人的控制电路，其特征在于，
所述编码器模块采用512迷你编码器。
6.如权利要求1所述的一种分类搬运机器人的控制电路，其特征在于，
所述显示屏采用OLED显示屏。
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