CN114167873A - 一种迷宫循迹机器人和耗能调整方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及机器人领域，尤其涉及一种迷宫循迹机器人和耗能调整方法。其中，上述机器人包括：电源检测模块、控制器和无线通信模块，控制器与电源检测模块和无线通信模块连接；电源检测模块，用于检测电源的电流值和电压值，并将电流值和电压值发送至所述控制器；控制器，用于将电流值和电压值通过无线通信模块发送至上位机，以使上位机根据电流值和电压值确定是否向控制器发送耗能调整指令；接收到上位机发送的耗能调整指令时，根据所述耗能调整指令调整电源的电流值和电压值。本发明实施例提供的迷宫循迹机器人和耗能调整方法，可以在电源的功率变化率突变时调整电源耗能情况，避免因电源电压过放而影响机器人使用寿命。
Description
【技术领域】
本发明涉及机器人领域，尤其涉及一种迷宫循迹机器人和耗能调整方法。
【背景技术】
迷宫循迹机器人可以用于未知环境搜救和智能路径规划等领域。迷宫循迹机器人包含红外传感器，用于避免机器人在行进过程中发生撞墙现象。在迷宫循迹机器人的运行过程中，如果电池电压过低，可能会导致电机动力不足和红外传感器灵敏度下降等问题，不利于机器人对迷宫路线的搜索运行。
【发明内容】
有鉴于此，本发明实施例提供了一种迷宫循迹机器人和耗能调整方法，能够将电源的电压值和电流值实时上传至上位机，以使上位机根据电流值和电压值确定是否向控制器发送耗能调整指令；接收到上位机发送的耗能调整指令时，调整电源的电流值和电压值，避免因电源电压过放而影响机器人使用寿命。
第一方面，本发明实施例提供了一种迷宫循迹机器人，包括：电源检测模块、控制器和无线通信模块，所述控制器分别与所述电源检测模块和所述无线通信模块连接；
所述电源检测模块，用于检测电源的电流值和电压值，并将所述电流值和所述电压值发送至所述控制器；
所述控制器，用于将所述电流值和所述电压值通过所述无线通信模块发送至上位机，以使所述上位机根据所述电流值和所述电压值确定是否向所述控制器发送耗能调整指令；接收到所述上位机发送的耗能调整指令时，根据所述耗能调整指令调整电源的电流值和电压值。
其中一种可能的实现方式中，还包括：红外传感器和陀螺仪传感器，所述电源检测模块通过稳压模块与所述红外传感器和所述陀螺仪传感器连接，所述红外传感器和所述陀螺仪传感器分别与所述控制器连接；
所述红外传感器，用于检测迷宫墙壁信息，并将所述迷宫墙壁信息发送至所述控制器，以使所述控制器根据所述迷宫墙壁信息确定所述迷宫循迹机器人的行驶方向和行驶速度；
所述陀螺仪传感器，用于检测所述迷宫循迹机器人的转向角度，并将所述转向角度发送至所述控制器，以使所述控制器根据所述转向角度确定所述迷宫循迹机器人的行驶方向和行驶速度。
其中一种可能的实现方式中，所述电源检测模块的电源端与电源连接，以对电源的电流值和电压值进行检测；
所述电源检测模块的负载端与所述稳压模块连接，以使电源通过所述电源检测模块和所述稳压模块向所述红外传感器和所述陀螺仪传感器供电；
所述电源检测模块的输出端口与所述控制器连接，以将所述电流值和所述电压值发送至所述控制器。
其中一种可能的实现方式中，所述红外传感器包括红外发射传感器和红外接收传感器，所述稳压模块包括第一稳压器和第二稳压器：
所述第一稳压器，用于将输入电压转换为第一预设值，并向所述无线通信模块、所述陀螺仪传感器和所述红外发射传感器供电；
所述第二传感器，用于将输入电压转换为第二预设值，并向所述控制器和所述红外接收传感器供电。
第二方面，本发明实施例一种上位机，
所述上位机，用于接收迷宫循迹机器人的控制器发送的电流值和电压值；
根据所述电流值和所述电压值，确定所述迷宫循迹机器人的电源的功率变化率；
如果所述功率变化率大于第一阈值，向所述控制器发送耗能调整指令，以使所述控制器根据所述耗能调整指令调整电源的电流值和电压值。
其中一种可能的实现方式中，所述上位机还用于对所述电流值和所述电压值进行显示，并在所述电压值低于第二阈值时提示用户对所述迷宫循迹机器人进行充电。
第三方面，本发明实施例提供一种耗能调整方法，所述方法应用于第一方面所述的迷宫循迹机器人，所述迷宫循迹机器人包括控制器，所述控制器执行所述方法，包括：
接收电源检测模块采集的电源的电流值和电压值；
将所述电流值和所述电压值通过无线通信模块发送至上位机，以使所述上位机根据所述电流值和所述电压值确定是否向所述控制器发送耗能调整指令；
接收到所述上位机发送的耗能调整指令时，根据所述耗能调整指令调整电源的电流值和电压值。
其中一种可能的实现方式中，根据所述耗能调整指令调整电源的电流值和电压值，包括：
向电机发送转速调整指令，以通过调整所述电机的转速，调整电源的电流值和电压值。
第四方面，本发明实施例提供一种耗能调整方法，应用于第二方面所述的上位机，包括：
接收迷宫循迹机器人的控制器发送的电流值和电压值；
根据所述电流值和所述电压值，确定所述迷宫循迹机器人的电源的功率变化率；
如果所述功率变化率大于第一阈值，向所述控制器发送耗能调整指令，以使所述控制器根据所述耗能调整指令调整电源的电流值和电压值。
其中一种可能的实现方式中，所述方法还包括：
对所述电流值和所述电压值进行显示，并在所述电压值低于第二阈值时提示用户对所述迷宫循迹机器人进行充电。
本发明实施例提供的迷宫循迹机器人和耗能调整方法，能够将电源的电压值和电流值实时上传至上位机，以使上位机根据电流值和电压值确定是否向控制器发送耗能调整指令；接收到上位机发送的耗能调整指令时，根据耗能调整指令调整电源的电流值和电压值，避免因电源电压过放而影响机器人使用寿命。
【附图说明】
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例提供的一种迷宫循迹机器人和上位机的示意图；
图2为本发明实施例提供的另一种迷宫循迹机器人的示意图；
图3为本发明实施例提供的一种MAX471芯片的示意图；
图4为本发明实施例提供的一种红外传感器的示意图；
图5为本发明实施例提供的一种耗能调整方法的流程图；
图6为本发明实施例提供的一种控制器与蓝牙模块连接方式的示意图。
【具体实施方式】
为了更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。
应当明确，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
在迷宫循迹机器人的运行过程中，如果电池电压过低，可能会导致电机动力不足和红外发射接受传感器灵敏度下降等问题，不利于机器人对迷宫路线的搜索运行。本发明实施例提供的迷宫循迹机器人和耗能调整方法，能够将电源的电压值和电流值实时上传至上位机，以使上位机根据电流值和电压值确定是否向控制器发送耗能调整指令；接收到上位机发送的耗能调整指令时，调整电源的电流值和电压值，避免因电源电压过放而影响机器人使用寿命。
图1为本发明实施例提供的一种迷宫循迹机器人和上位机的示意图。如图1所示，上述迷宫循迹机器人11可以包括：无线通信模块111、控制器112和电源检测模块113，控制器112分别与电源检测模块113和无线通信模块111连接。
其中，电源检测模块113，用于检测电源的电流值和电压值，并将电流值和电压值发送至控制器112；控制器112，用于将电流值和电压值通过无线通信模块发送至上位机12，以使上位机12根据所述电流值和所述电压值确定是否向控制器112发送耗能调整指令；接收所述上位机12发送的耗能调整指令时，根据所述耗能调整指令调整电源的电流值和电压值。
上位机12，用于接收迷宫循迹机器人的控制器112发送的电流值和电压值；根据所述电流值和所述电压值，确定所述迷宫循迹机器人的电源的功率变化率；如果所述功率变化率大于第一阈值，向所述控制器112发送耗能调整指令，以使所述控制器112根据所述耗能调整指令调整电源的电流值和电压值。所述上位机12还用于对所述电流值和所述电压值进行显示，并在所述电压值低于第二阈值时提示用户对所述迷宫循迹机器人进行充电。
具体地，如图2所示，电源检测模块113包含电源端、负载端和输出端口。
其中，电源端与电源连接，以对电源的电流值和电压值进行检测；负载端与稳压模块116连接，以使电源通过电源检测模块113和稳压模块116，向红外传感器114、陀螺仪传感器115、控制器112和无线通信模块116供电；输出端口与控制器112连接，以将采集到的电流值和电压值发送至控制器。
作为一种可选方案，稳压模块116可以包括第一稳压器和第二稳压器，所述第一稳压器和所述第二稳压器分别用于将输入电压调整至第一预设值和第二预设值，并以不同的电压为迷宫循迹机器人中的各模块供电。第一稳压器用于以第一预设值的电压为陀螺仪传感器115、无线通信模块111和红外传感器114中的红外发射传感器供电；第二稳压器用于以第二预设值的电压为控制器112和红外传感器114中的红外接收传感器供电。电机由电源直接供电。
红外传感器114和陀螺仪传感器115分别与控制器112连接；红外传感器114，用于检测迷宫墙壁信息，并将迷宫墙壁信息发送至控制器112；陀螺仪传感器，用于检测迷宫循迹机器人的转向角度，并将转向角度发送至控制器112；控制器112根据迷宫墙壁信息和转向角度确定迷宫循迹机器人的行驶方向和行驶速度。
优选地，电源采用8.4V锂电池；控制器112可以采用STM32F4系列单片机；陀螺仪传感器可以采用MPU6050芯片，与控制器112通过集成电路总线(Inter-Integrated Circuit，IIC)进行通信。
电源检测模块113可以采用如图3所示的MAX471芯片。如图3所示，MAX471芯片的引脚2、3为RS+引脚，即电源端，与8.4V锂电池连接；引脚1、4接地；引脚6、7为RS-引脚，即负载端，与稳压模块116连接，为迷宫循迹机器人中的各模块供电；引脚8连接STM32F4系列单片机的PA8引脚，以将采集到的电流值和电压值发送至控制器112。
需要说明的是，MAX471芯片具有一定的降压功能，引脚6、7将经过降压后的电能传输至稳压模块116，以使稳压模块116将电压进一步调整为适合各模块的工作电压，并为各模块供电；同时，由稳压模块116供电的各模块还通过并联的电阻和电容，与引脚8连接，以构成回路。
优选地，稳压模块116中的第一稳压器为5V稳压器，第二稳压器为3V3稳压器。如图4所示，红外传感器114包括红外发射传感器和红外接收传感器。其中，图4左侧的红外发射传感器通过MOS管Q1和电阻R1与地相连，通过调整电阻R1的阻值大小，可以改变红外发射强度的大小，通过主控制器引脚电平的高低来控制MOS管Q1的导通与关断；而在图4右侧的红外接收传感器中，红外接收管U1通过电阻R2与地相连，红外接收管U1将接收的红外信号发送至控制器，由控制器判断红外接受管检测到红外信号是否超过预设阈值，若是，则说明迷宫循迹机器人此时偏离路线，需要对迷宫循迹机器人的行驶方向进行校正。
图5为本发明实施例提供的一种耗能调整方法，所述方法应用于图1所示的迷宫循迹机器人，所述迷宫循迹机器人包括控制器，所述控制器执行所述方法，包括：
步骤101，接收电源检测模块采集的电源的电流值和电压值。
步骤102，将电流值和电压值通过无线通信模块发送至上位机，以使上位机根据电流值和电压值确定是否向控制器发送耗能调整指令。
步骤103，接收到上位机发送的耗能调整指令时，根据耗能调整指令调整电源的电流值和电压值。
在迷宫循迹机器人的运行过程中，电源检测模块会对电源的电流值和电压值进行实时检测，并将电源的电流值和电压值实时发送至控制器。控制器接收到电流值和电压值后，会将电流值和电压值由模拟信号转换为数字信号，并将被转换为数字信号的电流值和电压值通过无线通信模块发送至上位机。其中，无线通信模块可以为蓝牙模块，如图6所示，控制器和蓝牙模块的发送端TX和接收端RX交叉连接，进行串口通信。
上位机接收到电流值和电压值后，绘制出电流值和电压值随时间变化的电流曲线和电压曲线，并对电流曲线和电压曲线进行实时显示；当电压值低于第二阈值时，提示用户对迷宫循迹机器人进行充电，以防电源电压过放。上位机还可以根据电流值和电压值，确定功率随时间变化的功率曲线；根据功率曲线确定功率变化率。
需要说明的是，迷宫循迹机器人在直行、转弯、匀速行驶和变速行驶等不同工况下，分别对应着不同的功率变化率。当功率变化率大于第一阈值时，可以认为迷宫循迹机器人的耗能状况发生突变，此时，向控制器发送耗能调整指令。控制器接收到耗能调整指令后，通过调整电机转速，调整电源的电流值和电压值，以避免因耗能状况突变而影响迷宫循迹机器人的使用寿命。
本发明实施例提供的迷宫循迹机器人和耗能调整方法，能够将电源的电压值和电流值实时上传至上位机，以使上位机根据电流值和电压值确定是否向控制器发送耗能调整指令，接收上位机发送的耗能调整指令时，根据耗能调整指令调整电源的电流值和电压值，避免因电源电压过放而影响机器人使用寿命。另外，上位机还可以在电源电压过低时，及时提示用户进行充电；上位机对迷宫循迹机器人不同工况下的电压值和电流值进行存储，有利于对不同工况下的功率变化情况进一步做出分析调整。
本发明实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行本发明图5所示实施例提供的耗能调整方法。
计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括——但不限于——电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。
计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括——但不限于——无线、电线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。
可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本发明操作的计算机程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(LocalArea Network；以下简称：LAN)或广域网(Wide Area Network；以下简称：WAN)连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
上述对本发明特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。
在本发明的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本发明中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本发明中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”或“响应于检测”。类似地，取决于语境，短语“如果确定”或“如果检测(陈述的条件或事件)”可以被解释成为“当确定时”或“响应于确定”或“当检测(陈述的条件或事件)时”或“响应于检测(陈述的条件或事件)”。
在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。
Claims (10)
1.一种迷宫循迹机器人，其特征在于，包括：电源检测模块、控制器和无线通信模块，所述控制器分别与所述电源检测模块和所述无线通信模块连接；
所述电源检测模块，用于检测电源的电流值和电压值，并将所述电流值和所述电压值发送至所述控制器；
所述控制器，用于将所述电流值和所述电压值通过所述无线通信模块发送至上位机，以使所述上位机根据所述电流值和所述电压值确定是否向所述控制器发送耗能调整指令；接收到所述上位机发送的耗能调整指令时，根据所述耗能调整指令调整电源的电流值和电压值。
2.根据权利要求1所述的迷宫循迹机器人，其特征在于，还包括：红外传感器和陀螺仪传感器，所述电源检测模块通过稳压模块与所述红外传感器和所述陀螺仪传感器连接，所述红外传感器和所述陀螺仪传感器分别与所述控制器连接；
所述红外传感器，用于检测迷宫墙壁信息，并将所述迷宫墙壁信息发送至所述控制器，以使所述控制器根据所述迷宫墙壁信息确定所述迷宫循迹机器人的行驶方向和行驶速度；
所述陀螺仪传感器，用于检测所述迷宫循迹机器人的转向角度，并将所述转向角度发送至所述控制器，以使所述控制器根据所述转向角度确定所述迷宫循迹机器人的行驶方向和行驶速度。
3.根据权利要求2所述的迷宫循迹机器人，其特征在于，
所述电源检测模块的电源端与电源连接，以对电源的电流值和电压值进行检测；
所述电源检测模块的负载端与所述稳压模块连接，以使电源通过所述电源检测模块和所述稳压模块向所述红外传感器和所述陀螺仪传感器供电；
所述电源检测模块的输出端口与所述控制器连接，以将所述电流值和所述电压值发送至所述控制器。
4.根据权利要求3所述的迷宫循迹机器人，其特征在于，所述红外传感器包括红外发射传感器和红外接收传感器，所述稳压模块包括第一稳压器和第二稳压器：
所述第一稳压器，用于将输入电压转换为第一预设值，并向所述无线通信模块、所述陀螺仪传感器和所述红外发射传感器供电；
所述第二传感器，用于将输入电压转换为第二预设值，并向所述控制器和所述红外接收传感器供电。
5.一种上位机，其特征在于，
所述上位机，用于接收迷宫循迹机器人的控制器发送的电流值和电压值；
根据所述电流值和所述电压值，确定所述迷宫循迹机器人的电源的功率变化率；
如果所述功率变化率大于第一阈值，向所述控制器发送耗能调整指令，以使所述控制器根据所述耗能调整指令调整电源的电流值和电压值。
6.根据权利要求5所述的上位机，其特征在于，
所述上位机还用于对所述电流值和所述电压值进行显示，并在所述电压值低于第二阈值时提示用户对所述迷宫循迹机器人进行充电。
7.一种耗能调整方法，其特征在于，所述方法应用于权利要求1-4任一项所述的迷宫循迹机器人，所述迷宫循迹机器人包括控制器，所述控制器执行所述方法，包括：
接收电源检测模块采集的电源的电流值和电压值；
将所述电流值和所述电压值通过无线通信模块发送至上位机，以使所述上位机根据所述电流值和所述电压值确定是否向所述控制器发送耗能调整指令；
接收到所述上位机发送的耗能调整指令时，根据所述耗能调整指令调整电源的电流值和电压值。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，根据所述耗能调整指令调整电源的电流值和电压值，包括：
向电机发送转速调整指令，以通过调整所述电机的转速，调整电源的电流值和电压值。
9.一种耗能调整方法，其特征在于，应用于权利要求5-6所述的上位机，包括：
接收迷宫循迹机器人的控制器发送的电流值和电压值；
根据所述电流值和所述电压值，确定所述迷宫循迹机器人的电源的功率变化率；
如果所述功率变化率大于第一阈值，向所述控制器发送耗能调整指令，以使所述控制器根据所述耗能调整指令调整电源的电流值和电压值。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，还包括：
对所述电流值和所述电压值进行显示，并在所述电压值低于第二阈值时提示用户对所述迷宫循迹机器人进行充电。
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