CN204036455U - 一种清洁机器人智能控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种清洁机器人智能控制系统，该系统由主机部分，充电座部分和红外遥控部分三大部件组成。其中主机部分硬件电路采用MCU作为主控制器，辅助主板及其它外围电路的多种传感器融合，并协调工作。主板电路主要包括控制模块、电机驱动模块、传感器检测和接收电路、电压电流检测和保护电路、红外遥控电路等，各模块在微处理器的控制下，辅助硬件电路和软件程序，相互协调工作，保证清洁机器人各种功能的实现。

Description

一种清洁机器人智能控制系统

技术领域

本实用新型涉及智能控制系统，尤其涉及一种清洁机器人智能控制系统。

背景技术

清洁机器人又称全自动智能拖扫机或者智能吸尘器，它的系统设计涉及机械学、电子技术、传感器技术、自动控制技术等学科。在结构、智能控制、传感器、驱动、材料等领域不断进步的技术背景下，服务类的机器人开辟了应用机器人的新领域。不论是从学术领域还是从国际商业领域考虑，亦或是从提高全民生活水平和生活质量方面考虑，清洁机器人技术的研究有着划时代的意义。

欧美等发达国家对于清洁机器人领域的研究比较早，东亚对该方面的研究起步较晚，不过近些年来的发展也很迅猛。国际及国内已经开发出适应市场的包含多种功能的清洁智能机器人系列的大家族，比如美国Irobot、Evolution，瑞典的伊莱克斯，荷兰的飞利浦和robotic，韩国三星和LG等世界知名清洁机器人研发制造公司设计生产的机器人，以及国内的KV8清洁机器人。近些年来，中国很多高校致力于清洁机器人方面的技术研究，综合运用世界科学技术领域先进技术，实现自动化、智能化。但是，国内清洁机器人系统的研究与开发才开始不久，其发展是任重而道远。

目前，以自动化控制、预测控制、模糊逻辑、传感器基础等移动机器人运动机构和自动控制技术为基础，研究融合多种传感器技术的具有灵敏快捷、处理可靠的防碰撞功能和智能路径规划是在当今社会中设计具有自动化、人工智能化清洁机器人的关键。本文在现有机器人技术的基础上，设计了结构小巧、造型新颖、运动灵活、控制简单、易于操作的清洁型机器人。该机器人在中央控制器的控制下，融合多种传感器技术，完成自主移动、自动清洁地面浮尘、智能识别障碍加躲避、智能路径规划等任务的清洁机器人。

发明内容

本实用新型旨在设计一种清洁机器人智能控制系统。该控制系统由主机部分，充电座部分和红外遥控部分三大部件组成。其中主机部分硬件电路采用MCU作为主控制器，辅助主板及其它外围电路的多种传感器融合，并协调工作。主板电路主要包括控制模块、电机驱动模块、传感器检测和接收电路、电压电流检测和保护电路、红外遥控电路等，各模块在微处理器的控制下，辅助硬件电路和软件程序，相互协调工作，保证清洁机器人各种功能的实现。

一种清洁机器人智能控制系统，其特征在于，其硬件系统以微处理器为控制中心，控制六个模块：电源模块、传感器模块、电机驱动模块、蜂鸣器及显示模块、电路保护模块和红外遥控模块，其中：

电源模块，电源供电及其保护电路通过充电电池与微处理器相连；

传感器模块包含碰撞传感器，灰尘传感器，下视传感器和测速传感器，均与微处理器相连；

电机驱动模块，电机通过点击驱动电路与微处理器相连。

智能清洁机器人以微处理器为控制中心，控制六个模块，实现五个方面的功能：包括移动系统、清洁系统、蔽障系统、用户界面、充电系统。

设计的智能清洁机器人主要具有两种功能：

功能一是自主简单清扫模式：机器人在程序控制下自主选择合适的路径(随机和局部规划)进行环境地面清扫。如果机器人的灰尘传感器感知到灰尘较多，它会自动采取类似于扇形或螺旋形清扫路径，当电池电量不足时或达到预设的最低电量时，通过机器人上方和充电座上红外传感器的引导，自主运行到达充电座进行对接充电。当机器人充电完成后会在程序控制下，或者可用遥控器或主机按键使其离开充电座进入下一次工作循环。

功能二是自主规划清扫工作模式：主机在程序控制下，按原来设计路径规划程序进行地面维护清扫。当清扫完成后，自主回充电座对接充电，充电完成后按预设的时间自动离开充电座进入下一次工作循环。

附图说明

图1是清洁机器人硬件模块结构图。

图2是清洁机器人功能结构图。

图3是清洁机器人自动控制系统主流程图。

具体实施方式

清洁机器人在完成清洁任务时，需要完成以下几个任务：(1)根据传感器检测到的信息进行处理，并通过微处理器规划工作模式；(2)自动检测楼梯，防止跌落；(3)控制清扫的边刷电机和滚刷电机的工作；(4)控制左右两个驱动轮电机的工作；(5)无线遥控模式操作；(6)检测电池电量，若电池电量不足则自动返回充电座充电。

本系统软件部分分成以下几个模块进行实现：无线遥控模块，用户可以通过红外遥控的方式使机器人按照人为意愿进行清扫工作，方便使用；自动充电模块，机器人电池电量不足时运行该子程序，自行寻找充电座，完成充电后继续工作；状态显示模块，在机器人工作过程中通过指示灯和蜂鸣器实时显示机器人的自身目前状态；路径规划算法模块，不同的路径规划算法单独包装成一个模块，方便调用；防跌落模块，在机器人地盘下面不同位置安设三个防跌落传感器，多方向防止机器人跌落。

清洁机器人智能控制系统的主程序流程图如图3所示。程序初始化模块主要包括：初始化串口、工作模式、开外部中断等。用户可以通过选择遥控方式或者机器自动清扫的工作方式。

对于自主简单随机的清扫模式，机器人会按照直线行走，遇到障碍后会改变行走方向。该模式主程序为，开机之后开始自主清扫，初始化各模块，按人工操作或自动清扫模式进行，首先检测是否电池电量是否过低，如电量低则执行自动充电子程序。在自动回充电座子程序中，机器人利用自动回充电座的红外传感器信息的指引，在自动寻找充电座的程序控制下找到充电座，直到对接成功，充电时指示灯显示正在充电状态。充电结束后，回到主程序，执行主程序命令，然后根据各个传感器检测返回的信息采取相应的措施和工作方式，根据路径规划算法行走并进行清洁工作。

对于红外遥控清扫模式，首先检测电池电量，如果电池电量低，指示灯显示电池电量低需要充电，当电池充完成时，机器人根据遥控器发出的指令做出相应动作。

Claims (1)

1.一种清洁机器人智能控制系统，其特征在于，其硬件系统以微处理器为控制中心，控制六个模块：电源模块、传感器模块、电机驱动模块、蜂鸣器及显示模块、电路保护模块和红外遥控模块，其中： 

电源模块：电源供电及其保护电路通过充电电池对微处理器供电，并实现保护； 

传感器模块：包含碰撞传感器，灰尘传感器，下视传感器和测速传感器，均与微处理器双向连接； 

电机驱动模块：电机通过电机驱动电路与微处理器相连，其相互均采用双向连接； 

蜂鸣器及显示模块、电路保护模块和红外遥控模块均与微处理器双向连接。