CN203117424U - 空调管道清洁机器人的红外视觉系统 - Google Patents

Abstract

空调管道清洁机器人的红外视觉系统，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；发射路选电路，包括与交流信号端口连接的缓冲器，与缓冲器连接的第一模拟多路开关，第一模拟多路开关由单片机控制；信号发射阵列，包括至少一组红外发射电路；接收路选电路，包括第二模拟多路开关，由单片机的控制，将信号接收阵列的模拟信号输送到单片机；信号接收阵列，包括至少一个红外接收管，可以接收红外光信号；信号处理电路，包括第一放大滤波电路和第二放大滤波电路，以及参考电压发生器。

Description

空调管道清洁机器人的红外视觉系统

 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。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。红外线检测具有主要是通过检测反射回来的红外线能量来计算距离。红外检测技术具有反应速度快，无危害，价格低廉的特点，而得到广泛应用。但是因为空调管道清洁机器人在半个圆周的范围内都需要设置检测探头，所以电路结构复杂，器件繁多，不利于降低成本。

发明内容

本发明采用检测红外反射能量强度的方法测量障碍物距离，结构简单，价格低廉，性能可靠，通过精心设计减少了电路器件，降低成本。

本发明采取的技术方案：

空调管道清洁机器人的红外视觉系统，包括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缓冲器，与所述的缓冲器连接的第一模拟多路开关，所述的第一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，包括至少一组红外发射电路，所述的红外发射电路包括阴极与所述的第一模拟多路开关的模拟通道连接的红外发射二极管，所述的红外发射二极管的阳极连接电阻R0，所述的电阻R0另一端连接电源VCC；

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二模拟多路开关，所述的第二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二模拟多路开关的公共端，所述的第二模拟多路开关的公共端与一端接电源VCC的电阻R12连接；

所述的信号接收阵列，包括至少一个红外接收管，所述的红外接收管的阳极接地，阴极连接所述的第二模拟多路开关的模拟通道，可以接收红外光信号；

所述的信号处理电路，包括与所述的第二模拟多路开关的公共端连接的第一放大滤波电路，所述的第一放大滤波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，还包括参考电压发生器。

所述的发射路选电路，可以设置至少一个模拟多路开关。

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采用检测红外反射能量强度的方法测量障碍物距离，电路结构简单，检测速度快，性能可靠，通过精心设计减少了电路器件，降低成本。

附图说明

图1是空调管道清洁机器人的发射路选电路原理图；

图2是空调管道清洁机器人的信号发射阵列原理图；

图3是空调管道清洁机器人的信号接收阵列原理图；

图4是空调管道清洁机器人的接收路选电路原理图；

图5是空调管道清洁机器人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红外视觉系统，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，包括与所述的交流信号端口2连接的缓冲器3，与所述的缓冲器3连接的第一模拟多路开关4，所述的第一模拟多路开关4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模拟通道X0、X1、…、X7。

所述的信号发射阵列，包括至少一组红外发射电路，所述的红外发射电路包括阴极与所述的第一模拟多路开关4的模拟通道连接的红外发射二极管，所述的红外发射二极管的阳极连接电阻R0，所述的电阻R0另一端连接电源VCC。因为所有的红外发射电路是在不同时刻工作的，所以共用所述的电阻R0，这样可以减少电子器件。

所述的信号接收阵列，包括至少一个红外接收管，所述红外接收管的阳极接地，阴极连接所述的接收路选电路，可以接收红外光信号。因为所有的红外接收管是在不同时刻工作的，所以都没有接采样电阻，而是把公用的采样电阻放在所述的接收路选电路中，这样可以减少电子器件。

所述的接收路选电路，包括第二模拟多路开关5，所述的信号接收阵列的红外接收管阴极连接至第二模拟多路开关5的模拟通道X0、X1、…、X7，所述的第二模拟多路开关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，可以将模拟通道X0、X1、…、X7的信号IR0、IR1、….、IR7输送至所述的第二模拟多路开关5的公共端。所述的模拟多路开关5的公共端与一端接电源VCC的电阻R12连接。

所述的信号处理电路，包括与所述的第二模拟多路开关5的公共端连接的第一放大滤波电路，所述的第一放大滤波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，还包括参考电压发生器。

参考电压发生器包括电阻R9和电阻R10对电源VCC进行分压，获得的电压连接第三运算放大器8的同相端，所述的第三运算放大器8的反相端连接输出端，构成电压跟随器，输出参考电压VREF。

所述的第一放大滤波电路包括，与所述的第二模拟多路开关5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6，电阻R2，R3，R4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包括与所述的第一运算放大器6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7，电阻R5，R6，R7和电容C4组成的反相放大滤波电路。

所述发射路选电路，可以设置至少一个模拟多路开关。所述接收路选电路，可以设置至少一个模拟多路开关。这样可以增加红外发射及接收通道的数量，提高红外检测的覆盖范围。

Claims (3)

1.空调管道清洁机器人的红外视觉系统，包括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缓冲器，与所述的缓冲器连接的第一模拟多路开关，所述的第一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，包括至少一组红外发射电路，所述的红外发射电路包括阴极与所述的第一模拟多路开关的模拟通道连接的红外发射二极管，所述的红外发射二极管的阳极连接电阻R0，所述的电阻R0另一端连接电源VCC；

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二模拟多路开关，所述的第二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二模拟多路开关的公共端，所述的第二模拟多路开关的公共端与一端接电源VCC的电阻R12连接；

所述的信号接收阵列，包括至少一个红外接收管，所述的红外接收管的阳极接地，阴极连接所述的第二模拟多路开关的模拟通道，可以接收红外光信号；

所述的信号处理电路，包括与所述的第二模拟多路开关的公共端连接的第一放大滤波电路，所述的第一放大滤波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，还包括参考电压发生器。

2.根据权利要求1所述的空调管道清洁机器人的红外视觉系统，其特征是：所述的发射路选电路，可以设置至少一个模拟多路开关。

3.根据权利要求1所述的空调管道清洁机器人的红外视觉系统，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。

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