CN203117422U - 空调管道清洁机器人的超声波视觉装置 - Google Patents

Abstract

一种空调管道清洁机器人的超声波视觉装置，包含能执行数据采集算法的单片机，发射路选电路，信号发射阵列，信号接收阵列，接收路选电路，信号处理电路。所述的单片机设置交流信号端口；所述的发射路选电路，设置反相器，第一模拟多路开关，第二模拟多路开关连接，由所述的单片机控制，与所述的信号发射阵列连接；所述的信号发射阵列，包括至少一个超声波发射探头；所述的信号接收阵列，包括至少一个超声波接收探头；所述的接收路选电路，包括与所述的信号接收阵列连接的第三模拟多路开关，所述的第三模拟多路开关由所述的单片机控制，将信号输送给所述的信号处理电路；所述的信号处理电路，包括与所述的第三模拟多路开关的公共端连接的第一放大滤波电路和第二放大滤波电路，放大后的信号输出给所述的单片机的AD端口。

Description

空调管道清洁机器人的超声波视觉装置

技术领域

属传感器技术与移动机器人控制技术领域。

背景技术

传统的空调管道清洁装置是采用有线电缆提供电力和传输信号的，这种工作方式不能清洁很长的管道，所以经常需要在空调管道上开多个入口。这种方式为现场操作带来很大的困难。而空调管道清洁机器人是可以自主清洁管道网络的。因为配置有可充电电池和检测障碍物的视觉装置，所以能够深入到空调管道深处进行工作。其中的视觉装置负责提供机器人周围环境的障碍物情况。

目前，存在两种方式进行障碍物检测：超声波测距技术和红外测距技术。红外线检测主要是通过检测反射回来的红外线能量来计算距离；超声波测距是通过测量超声波在障碍物与检测探头之间的传播时间来计算距离。红外检测技术具有反应速度快，无危害，价格低廉的特点，但是对于深色材质的障碍物，由于红外光能量被大量吸收，反射红外光能量很小，检测往往会失败。而超声波进行障碍物检测具有许多有点，比如不受障碍物表面颜色的影响，同时覆盖范围广，在半个圆周的范围内可以设置较少的探头。 

 发明内容

本专利采用检测超声波的渡越时间方法测量障碍物距离，为空调管道清洁机器人提供一种结构简单，价格低廉，性能可靠，易于实现的解决方案。

本发明采取的技术方案： 

空调管道清洁机器人的超声波视觉装置，包含能执行数据采集算法的单片机，发射路选电路，信号发射阵列，信号接收阵列，接收路选电路，信号处理电路，所述的单片机设置交流信号端口；

所述的发射路选电路，包括与所述的交流信号端口连接的反相器和第一模拟多路开关，所述的反相器与第二模拟多路开关连接，所述的第一模拟多路开关和第二模拟多路开关连接所述的单片机的控制信号；

所述的信号发射阵列，包括至少一个超声波发射探头，所述的超声波发射探头的正极连接所述的第一模拟多路开关的模拟通道，负极连接所述的第二模拟多路开关的模拟通道，所述的超声波发射探头的正负极并联一个电阻；

所述的信号接收阵列，包括至少一个超声波接收探头，所述的超声波接收探头的负极接地，正极连接所述的接收路选电路；

所述的接收路选电路，包括与所述的信号接收阵列连接的第三模拟多路开关，所述的第三模拟多路开关连接所述的单片机的控制信号，将所述的信号接收阵列的模拟信号输送到所述的第三模拟多路开关的公共端，所述的第三模拟多路开关的公共端与一端接地的电阻R9连接；

所述的信号处理电路，包括与所述的第三模拟多路开关的公共端连接的第一放大滤波电路，所述的第一放大电路连接第二放大滤波电路，所述的第二放大滤波电路的输出连接所述的单片机的AD端口。

所述的发射路选电路，可以设置至少两个模拟多路开关。 

所述的接收路选电路，可以设置至少一个模拟多路开关。 

实施本实用新型的积极效果是检测超声波的渡越时间方法测量障碍物距离，电路结构简单，工作可靠，性能稳定，通过精心设计减少了电路器件，降低成本。 

  附图说明

图1是超声波视觉装置的发射路选电路原理图；

图2是超声波视觉装置的信号发射阵列原理图；

图3是超声波视觉装置的信号接收阵列原理图；

图4是超声波视觉装置的接收路选电路原理图；

图5是超声波视觉装置的信号处理电路原理图。

  具体实施方式

参照图1－5，空调管道清洁机器人的超声波视觉装置，包含能执行数据采集算法的单片机1，发射路选电路，信号发射阵列，信号接收阵列，接收路选电路，信号处理电路。

所述的单片机1设置交流信号端口2。 

所述的发射路选电路，包括与所述交流信号端口2连接的反相器4和第一模拟多路开关3，所述的反相器4连接到第二模拟多路开关5的公共端，所述的第一模拟多路开关3和第二模拟多路开关5连接所述的单片机1的通道选择信号A0、A1、A2和使能信号SEN。当使能信号SEN为低电平时，改变通道选择信号A0、A1、A2的数值，可以将所述的交流信号端口2输出的交流信号分别输送给所述的第一模拟多路开关3的模拟通道X0、X1、…、X7，以及将所述的交流信号端口2输出的交流信号的反相信号分别输送给所述的第二模拟多路开关5的模拟通道X0、X1、…、X7。 

所述信号发射阵列，包括至少一个超声波发射探头，所述的超声波发射探头的正极接所述第一模拟多路开关3的模拟通道X0、X1、…、X7，负极连接所述的第二模拟多路开关5的模拟通道X0、X1、…、X7，而所述的超声波发射探头的正负极并联一个电阻。以超声波发射探头6为例，电阻R1并联在超声波发射探头6的正负极，超声波发射探头6的正极连接第一模拟多路开关3的模拟通道X0，负极连接第二模拟多路开关5的模拟通道X0。 

所述信号接收阵列，包括至少一个超声波接收探头，所述超声波接收探头的负极接地，正极连接所述的接收路选电路。以超声波接收探头14为例，超声波接收探头14的负极接地，正极连接第三模拟多路开关22的模拟通道X0。 

所述接收路选电路，包括与所述的信号接收阵列连接的第三模拟多路开关22，所述第三模拟多路开关22连接所述单片机1的通道选择信号A0、A1、A2和使能信号SEN。当使能信号SEN为低电平时，改变通道选择信号A0、A1、A2的数值，可以将模拟通道X0、X1、…、X7的信号UR0、UR1、…、UR7输送至第三模拟多路开关22的公共端。所述第三模拟多路开关22的公共端与一端接地的电阻R9连接。 

所述信号处理电路，包括与所述的第三模拟多路开关22的公共端连接的第一放大滤波电路，所述的第一放大电路连接第二放大滤波电路，所述的第二放大滤波电路的输出连接所述的单片机1的AD端口。 

所述的第一放大滤波电路包括，与第三模拟多路开关22的公共端输出的信号SIGNAL连接电容C1，电容C1另一端连接到由第一运算放大器23，电阻R10，R12，R13和电容C2组成的反相放大滤波电路；所述的第二放大滤波电路与所述的第一运算放大器23的输出端连接的电容C3，所述的电容C3连接由第二运算放大器24，电阻R11，R14，R15和电容C4组成的反相放大滤波电路。 

所述发射路选电路，可以设置至少两个模拟多路开关。所述接收路选电路，可以设置至少一个模拟多路开关。这样可以增加超声波发射及接收通道的数量，提高超声波检测的覆盖范围。 

Claims (3)

1.空调管道清洁机器人的超声波视觉装置，包含能执行数据采集算法的单片机，发射路选电路，信号发射阵列，信号接收阵列，接收路选电路，信号处理电路，其特征是：所述的单片机设置交流信号端口；

所述的发射路选电路，包括与所述的交流信号端口连接的反相器和第一模拟多路开关，所述的反相器与第二模拟多路开关连接，所述的第一模拟多路开关和第二模拟多路开关连接所述的单片机的控制信号；

所述的信号发射阵列，包括至少一个超声波发射探头，所述的超声波发射探头的正极连接所述的第一模拟多路开关的模拟通道，负极连接所述的第二模拟多路开关的模拟通道，所述的超声波发射探头的正负极并联一个电阻；

所述的信号接收阵列，包括至少一个超声波接收探头，所述的超声波接收探头的负极接地，正极连接所述的接收路选电路；

所述的接收路选电路，包括与所述的信号接收阵列连接的第三模拟多路开关，所述的第三模拟多路开关连接所述的单片机的控制信号，将所述的信号接收阵列的模拟信号输送到所述的第三模拟多路开关的公共端，所述的第三模拟多路开关的公共端与一端接地的电阻R9连接；

所述的信号处理电路，包括与所述的第三模拟多路开关的公共端连接的第一放大滤波电路，所述的第一放大电路连接第二放大滤波电路，所述的第二放大滤波电路的输出连接所述的单片机的AD端口。

2.根据权利要求1所述的空调管道清洁机器人的超声波视觉装置，其特征是：所述的发射路选电路，可以设置至少两个模拟多路开关。

3.根据权利要求1所述的空调管道清洁机器人的超声波视觉装置，其特征是：所述的接收路选电路，可以设置至少一个模拟多路开关。

Images