CN205391066U - 一种智能扫地机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型的一种智能扫地机器人，涉及一种智能家电，是由机器人和控制器子系统构成，机器人是由机器人机体、充电基地和阻挡器组成，机器人机体和阻挡器均与充电基地电路连接，机器人机体分别与控制器子系统、动力与电力系统和传感器探测子系统电路连接，充电基地分别与锂电充电器和信标控制器电路连接，阻挡器与激光器电路连接。本实用新型利用单片机对智能扫地机器人控制，通过超声波接收器接收反射的超声波对机器人的方位，并依据红外测距模组对周围环境与机器人的距离进行测量；根据外部环境控制电机驱动模块，并由电机驱动模块驱动机器人驱动轮和清扫刷；当电量不足时，自动返回充电基地进行充电，对扫地机器人的智能化发展具有重要意义。

Description

一种智能扫地机器人

技术领域

本实用新型涉及一种智能家电，尤其涉及一种智能扫地机器人。

背景技术

得益于计算机技术的狂飙式的发展，智能扫地机器人已经逐渐进入个人家庭和大型企业。由于智能扫地机器人可以免除在地面卫生清洁方面的人工投入，因此可以为家庭主妇节省时间并提高人们的生活质量；同时一些大型企业也可以减少在地面清洁上的人力物力投入。但目前扫地机器人地面清扫存在死角而且续航能力差，这就大大影响了扫地机器人的清洁效率。

发明内容

本实用新型对于上述现有技术的不足，提供了一种智能扫地机器人。

本实用新型的智能扫地机器人，是由机器人和控制器子系统构成，所述的机器人是由机器人机体、充电基地和阻挡器组成，机器人机体和阻挡器均与充电基地电路连接，机器人机体分别与控制器子系统、动力与电力系统和传感器探测子系统电路连接，充电基地分别与锂电充电器和信标控制器电路连接，阻挡器与激光器电路连接。

作为本实用新型的进一步改进，所述的控制器子系统设有STM32F103Z芯片。

作为本实用新型的进一步改进，所述的信标控制器为MSP430信标控制器。

作为本实用新型的进一步改进，所述的锂电充电器为ASC8512锂电充电器。

本实用新型的智能扫地机器人，利用单片机对智能扫地机器人控制，通过超声波接收器接收反射的超声波对机器人的方位，并依据红外测距模组对周围环境与机器人的距离进行测量；根据外部环境控制电机驱动模块，并由电机驱动模块驱动机器人驱动轮和清扫刷，实现智能扫地机器人的智能避障和自动清扫；当电量不足时，自动返回充电基地进行充电，对扫地机器人的智能化发展具有重要意义。同时该智能扫地机器人在靠墙地区时注重贴边清理，可对复杂地形进行多次多角度的清扫，桌角、花瓶障碍采用围绕清扫方式，返回时则关闭清扫刷以降低功耗。

附图说明

图1是本实用新型硬件系统架构图；

图2是本实用新型电机驱动电路图；

图3是本实用新型稳压电路原理图；

图4是本实用新型超声波检测电路原理图；

图5是本实用新型陀螺仪与加速度计电路图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型的一种智能扫地机器人，是由机器人1和控制器子系统2构成，所述的机器人1是由机器人机体3、充电基地4和阻挡器5组成，机器人机体3和阻挡器5均与充电基地4电路连接，机器人机体3分别与控制器子系统2、动力与电力系统6和传感器探测子系统7电路连接，充电基地4分别与锂电充电器8和信标控制器9电路连接，阻挡器5与激光器10电路连接。

其中，以控制器子系统2内的单片机STM32F103Z为微控制器，对机器人进行控制；所述的动力与电力子系统6包括车体、电机、车轮、连接件在内的机械结构、电机驱动电路、TowerProSG90转向舵机和带有过流、过热保护的双节锂电池组，机体采用三轮结构，由两个主动轮拖动万向轮，两个主动轮由电机驱动ICL298N为核心的电机驱动电路，两个主动轮彼此独立，两个主动轮以不同速度转动实现转向；传感探测子系统7包括4个超声波接收电路、3个夏普GP2YOA02YKOF红外传感器、一个MPU6050为核心的三轴加速度与陀螺仪传感器电路、一个激光接收管，可对正前方的环境进行180°探测；充电基地4分为锂电充电器和信标控制器两部分。选用充电器ASC8512作为锂电池充电器；信标控制器9以MSP430G2553单片机为微控制器，控制HS-04超声波测距传感器与机器人实现信标测距功能。

本实用新型的一种智能扫地机器人，以STM32F103Z为核心，包括电机驱动电路、稳压电路、超声波检测电路、陀螺仪与加速度计电路以及超声波模块。该扫地机器人通过STM32F103Z芯片对机体上的传感器和各模组进行控制，通过红外测距模块组实现障碍物与机体距离的测量，然后由电机驱动模块进行方向调整，同时驱动清扫刷进行地面的清扫。当电量不足时自动返回充电基地进行电能补充。

如图2所示的电机驱动电路，其核心采用ICL298N芯片，该芯片内含两个全桥式驱动器，可以同时驱动两个直流电机或者一个两相四线步进电机。逻辑输入部分加入TLP521-4光电隔离IC，更好的保护控制器；模块最大输入电压为40V，单路峰值电流为3A，持续2A，最大功率25W，直插式IC背贴散热片，有效避免了芯片过热。

如图3所示的稳压电路，机器人的微控制器STM32F103Z、MPU-6050需要3.3V电源，而各传感器及其调理电路、电机驱动L298N需要5V电源，电池输出电压在7.4V左右，因电池电量波动，故需要电压转换电路降压稳压。

AMS1117-3.3和AMS1117-5.0分别是3.3V输出和5.0V输出的正向低稳压降稳压器件。最大输出电流1A，稳压精度1%，工作温度-40℃—125℃，片内自带过热切断保护。其中AMS1117-5.0最大输入电压18V，最小输入电压6.2V；AMS1117-3.3最大输入电压15V，最小输入电压4.6V。为了降低电源纹波，增加稳定性，在AMS1117不可调电压输出模式，输入端对地跨界一个0.1μF电容。

如图4所示的超声波检测电路，四向超声波检测电路包含四个固定在机体四个顶角的超声波接收探头和四套超声波信号调理电路。调理电路以TL074为核心运算放大器，实现了隔直滤波和信号放大功能。TL074作为一款通用性四运放集成芯片，其主要特征为：低功耗；输出短路保护；低谐波失真；低噪声；片内频率补偿等。

如图5所示的陀螺仪与加速度计电路，陀螺仪与加速度计是由MPU6050传感器IC和外围电路构成。MPU-6050集成了3轴MEMS陀螺仪，3轴MEMS加速度计，以及一个可扩展的数字运动处理器DMP，可用I2C接口连接一个第三方的数字传感器。MPU-6050对陀螺仪和加速度计分别用了三个16位的ADC，将其测量的模拟量转化为可输出的数字量。为了精确跟踪快速和慢速的运动，传感器的测量范围增加用户可控功能，陀螺仪可测范围为±250、±500、±1000、±2000°/s(dps)，加速度计可测范围为±2、±4、±8、±16g。一个片上1024字节的FIFO，有助于降低系统功耗。

Claims (4)

1.一种智能扫地机器人，是由机器人（1）和控制器子系统（2）构成，其特征在于所述的机器人（1）是由机器人机体（3）、充电基地（4）和阻挡器（5）组成，机器人机体（3）和阻挡器（5）均与充电基地（4）电路连接，机器人机体（3）分别与控制器子系统（2）、动力与电力系统（6）和传感器探测子系统（7）电路连接，充电基地（4）分别与锂电充电器（8）和信标控制器（9）电路连接，阻挡器（5）与激光器（10）电路连接。

2.如权利要求1所述的一种智能扫地机器人，其特征在于所述的控制器子系统（2）设有STM32F103Z芯片。

3.如权利要求1所述的一种智能扫地机器人，其特征在于所述的信标控制器（9）为MSP430信标控制器。

4.如权利要求1所述的一种智能扫地机器人，其特征在于所述的锂电充电器（8）为ASC8512锂电充电器。