CN206519946U - 基于移动式机械臂机器人的驱动增强系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于移动式机械臂机器人的驱动增强系统，包括移动机器人的中心控制器，用于对该中心控制器供电的供电电源，同时与中心控制器和供电电源相连接的增强保真电路，以及与该增强保真电路相连接的高清摄像头。本实用新型提供一种基于移动式机械臂机器人的驱动增强系统，更好的完成了电量的分配，降低了各项设备突然启动时其他设备电压的波动，进而保证了移动机器人运行的稳定性与功能的完整性，提高了移动机器人的使用效果。

Description

基于移动式机械臂机器人的驱动增强系统

技术领域

本实用新型涉及一种移动机器人驱动系统，具体是指一种基于移动式机械臂机器人的驱动增强系统。

背景技术

移动机器人(Robot)是自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。它的任务是协助或取代人类工作的工作，例如生产业、建筑业，或是危险的工作。

在研究的过程中，我们发现移动机器人在装载了机械臂后的运行效果并不理想，尤其是在机械臂启动时，由于需要电力进行驱动，所以会对其他结构的运行产生一定的冲击，导致图像捕捉变得模糊、对外界情况的感应变得迟钝以及信号传输变得不稳，甚至还会导致控制器控制能力降低使得移动机器人的操作无法按照指令完成。

而导致上述问题的主要原因是因为现在采用的驱动对电量的分配能力较为低下，在机械臂启动时需要消耗较高的电量，从而导致了其他供电接口的输出产生波动，进而影响到了移动机器人的其他功能。所以，如今继续一款更好的驱动系统来完成对电量的分配，以进一步增强移动机器人的驱动能力。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述问题，提供一种基于移动式机械臂机器人的驱动增强系统，更好的完成了电量的分配，降低了各项设备突然启动时其他设备电压的波动，进而保证了移动机器人运行的稳定性与功能的完整性，提高了移动机器人的使用效果。

本实用新型的目的通过下述技术方案实现：

基于移动式机械臂机器人的驱动增强系统，包括机器人本体以及设置在机器人本体上并与其相连接的机械臂；所述机器人本体还包括控制器，与该控制器相连接的驱动增强电路，连接在驱动增强电路上的电源，以及分别与该驱动增强电路相连接的信号传输结构、图像采集结构和红外感应结构；所述机械臂的电源输入端与对其供电的驱动增强电路相连接，且该机械臂还与控制器运行的控制器相连接。

作为优选，所述图像采集结构为高清摄像头以及三维摄像头。

作为优选，所述红外感应结构为红外线探头。

作为优选，所述信号传输结构为信号收发器。

进一步的，所述驱动增强电路由变压器T1，二极管桥式整流器U1，二极管桥式整流器U2，三极管VT1，三极管VT2，三端稳压器IC1，三端稳压器IC2，三端稳压器IC3，串接在三极管VT1的基极和集电极之间的电阻R1，正极与三极管VT1的基极相连接、负极与二极管桥式整流器U1的负输出端相连接的电容C1，一端与电容C1的负极相连接、另一端与三极管VT1的发射极相连接的电阻R2，正极与三极管VT1的发射极相连接、负极与三端稳压器IC1的GND管脚相连接的电容C2，正极与电容C2的负极相连接、负极与三段稳压器IC2的GND管脚相连接的电容C3，正极与三端稳压器IC1的Vout管脚相连接、负极与电容C2的负极相连接的电容C4，正极与与电容C4的负极相连接、负极与三端稳压器IC2的Vout管脚相连接的电容C5，P极与电容C4的正极相连接的二极管D1，串接在三极管VT2的基极和集电极之间的电阻R3，正极与三极管VT2的基极相连接、负极与二极管桥式整流器U2的负输出端相连接的电容C6，N极与三极管VT2的集电极相连接、P极与三端稳压器IC3的Vout管脚相连接的二极管D2，正极与三端稳压器IC3的ADJ管脚相连接、负极与电容C6的负极相连接的电容C7，与电容C7并联设置的滑动变阻器RP1，N极与二极管D2的P极相连接、P极与电容C7的正极相连接的二极管D3，正极与二极管D3的P极相连接、负极与电容C7的负极相连接的电容C8，一端与电容C8的正极相连接、另一端经电阻R5后与二极管D3的N极相连接的电阻R4，以及正极与电阻R4和电阻R5的连接点相连接、负极与电容C8的负极相连接的电容C9组成；其中，变压器T1的副边电感线圈L1的同名端与二极管桥式整流器U1的一个输入端相连接、变压器T1的副边电感线圈L1的非同名端与二极管桥式整流器U1的另一个输入端相连接，二极管桥式整流器U1的正输出端与三极管VT1的集电极相连接，三极管VT1的发射极与三端稳压器IC1的Vin管脚相连接，三端稳压器IC1的GND管脚与三端稳压器IC2的Vin管脚相连接且接地，电容C1的负极与电容C3的负极相连接，变压器T1的副边电感线圈L2的同名端与二极管桥式整流器U2的一个输入端相连接、变压器T1的副边电感线圈L2的非同名端与二极管桥式整流器U2的另一个输入端相连接，二极管桥式整流器U2的正输出端与三极管VT2的集电极相连接，三极管VT2的发射极与三端稳压器IC3的Vin管脚相连接，二极管D1的N极作为该驱动增强电路的+5V电源输出端，二极管D1的P极作为该驱动增强电路的+6V电源输出端，电容C5的负极作为该驱动增强电路的-6V电源输出端，二极管D3的N极与电容C9的负极组成该驱动增强电路的12V电源输出端。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

本实用新型在电源上连接驱动增强电路，通过该驱动增强电路更好的完成了电量的分配，降低了各项设备突然启动时其他设备电压的波动，进而保证了移动机器人运行的稳定性与功能的完整性，提高了移动机器人的使用效果。

附图说明

图1为本实用新型的结构框图。

图2为本实用新型的驱动增强电路的电路结构图。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步的详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例

如图1所示，本申请包括机器人本体以及设置在机器人本体上并与其相连接的机械臂。

机器人本体还包括控制器、驱动增强电路、电源、信号传输结构、图像采集结构和红外感应结构等。

控制器是移动机器人的大脑，其作用是指挥移动机器人进行各项操作，移动机器人上的所有结构都需要经过该控制器进行控制。而为了提高控制器的处理效果，并降低该控制器的体积，该控制器最优的为微处理器，而为了提高移动机器人的使用效果与处理能力，还可以将功能更加强大的台式电脑或者笔记本电脑结合在移动机器人中。

电源则是移动机器人的心脏，移动机器人的各项结构都需要电源提供能量才能正常运行。而为了解决电能的分配问题，在本申请中专门设计了驱动增强电路，通过该驱动增强电路能够提高系统对电源供电的分配能力，很好的将驱动机械臂的电能供给单独进行划分，避免机械臂在启动时影响同一个供电回路中其他供电端口的正常供电。

图像采集结构和红外感应结构是移动机器人的眼睛，可以让移动机器人更好的了解周边的环境情况，并根据环境情况来调整具体的动作。所述图像采集结构为高清摄像头以及三维摄像头，进而使得移动机器人能够对其周边的环境进行更清楚的收集；而选用红外线探头则可以使得移动机器人更轻易的判断与周边障碍物的距离，以降低控制器所需的计算量，提高了控制器的使用效果。

而信号传输结构为信号收发器，该信号传输结构是该移动机器人与外界沟通的桥梁，其能够将外部监控装置的指令传输给内部的控制器，并将控制器的反馈信息向外部的监控装置发送，进而使得外部的监控装置能够更好的了解移动机器人当前的情况。

如图2所示，所述驱动增强电路由变压器T1，二极管桥式整流器U1，二极管桥式整流器U2，三极管VT1，三极管VT2，三端稳压器IC1，三端稳压器IC2，三端稳压器IC3，串接在三极管VT1的基极和集电极之间的电阻R1，正极与三极管VT1的基极相连接、负极与二极管桥式整流器U1的负输出端相连接的电容C1，一端与电容C1的负极相连接、另一端与三极管VT1的发射极相连接的电阻R2，正极与三极管VT1的发射极相连接、负极与三端稳压器IC1的GND管脚相连接的电容C2，正极与电容C2的负极相连接、负极与三段稳压器IC2的GND管脚相连接的电容C3，正极与三端稳压器IC1的Vout管脚相连接、负极与电容C2的负极相连接的电容C4，正极与与电容C4的负极相连接、负极与三端稳压器IC2的Vout管脚相连接的电容C5，P极与电容C4的正极相连接的二极管D1，串接在三极管VT2的基极和集电极之间的电阻R3，正极与三极管VT2的基极相连接、负极与二极管桥式整流器U2的负输出端相连接的电容C6，N极与三极管VT2的集电极相连接、P极与三端稳压器IC3的Vout管脚相连接的二极管D2，正极与三端稳压器IC3的ADJ管脚相连接、负极与电容C6的负极相连接的电容C7，与电容C7并联设置的滑动变阻器RP1，N极与二极管D2的P极相连接、P极与电容C7的正极相连接的二极管D3，正极与二极管D3的P极相连接、负极与电容C7的负极相连接的电容C8，一端与电容C8的正极相连接、另一端经电阻R5后与二极管D3的N极相连接的电阻R4，正极与电阻R4和电阻R5的连接点相连接、负极与电容C8的负极相连接的电容C9。

其中，变压器T1的副边电感线圈L1的同名端与二极管桥式整流器U1的一个输入端相连接、变压器T1的副边电感线圈L1的非同名端与二极管桥式整流器U1的另一个输入端相连接，二极管桥式整流器U1的正输出端与三极管VT1的集电极相连接，三极管VT1的发射极与三端稳压器IC1的Vin管脚相连接，三端稳压器IC1的GND管脚与三端稳压器IC2的Vin管脚相连接且接地，电容C1的负极与电容C3的负极相连接，变压器T1的副边电感线圈L2的同名端与二极管桥式整流器U2的一个输入端相连接、变压器T1的副边电感线圈L2的非同名端与二极管桥式整流器U2的另一个输入端相连接，二极管桥式整流器U2的正输出端与三极管VT2的集电极相连接，三极管VT2的发射极与三端稳压器IC3的Vin管脚相连接，二极管D1的N极作为该驱动增强电路的+5V电源输出端，二极管D1的P极作为该驱动增强电路的+6V电源输出端，电容C5的负极作为该驱动增强电路的-6V电源输出端，二极管D3的N极与电容C9的负极组成该驱动增强电路的12V电源输出端。

变压器T1、二极管桥式整流器U1和二极管桥式整流器U2组成一个双端输出电源结构。在研究过程中发现，若在环境复杂程度不高且面积较小的空间中使用，电源则优先采用的220V的市交流电源；而在环境较为复杂或者空间较大的环境中则需要配备相应的移动电源，所以此处的变压器的原边电感线圈和副边电感线圈的匝数比是需要根据实际使用的电源电压来进行调整的，而具体的调整方式则是本领域技术人员的惯用技术手段，在此便不进行赘述。二极管桥式整流器U1和二极管桥式整流器U2均是由4个1N4001的普通二极管桥接而成的。电源的电流经变压器T1后完成降压与分流，接着再通过二极管桥式整流器U1和二极管桥式整流器U2分别对分流后的两路电流进行整流处理，进而使其能够导出两路直流电以供后续的元器件以及设备使用。

电阻R1、电阻R2、三极管VT1以及电容C1组成一个高效滤波电路，其中，电阻R1的阻值为90KΩ，该电阻R1串接在三极管VT1的基极和集电极之间，可以兼作偏置电阻，在滤波的同时还能很好的降低直流电的损耗。而电容C2的容值为0.1μF，选用小容值电容的目的是降低电容在电路内部的空间占用量，以进一步减省电路的体积，而电容C1连接在三极管VT1的基极上，能够很好的利用容值更小的电容来达到更大的滤波效果，进一步提升了电路的滤波能力。电阻R2则作为缓冲电阻，选用阻值为100KΩ的电阻，在电路运行时，若输入电流发生了波动则可以很好的降低该电流波动对后续元器件的影响，进一步保护了产品的运行。

另外，电阻R3、电容C6以及三极管VT2组成了一个有源滤波电路，其中，电阻R3的阻值为75KΩ，该电阻R3串接在三极管VT2的基极和集电极之间，可以兼作偏置电阻，在滤波的同时还能很好的降低直流电的损耗。而电容C6的容值为0.1μF，选用小容值电容的目的是降低电容在电路内部的空间占用量，以进一步减省电路的体积，而电容C6连接在三极管VT1的基极上，能够很好的利用容值更小的电容来达到更大的滤波效果，进一步提升了电路的滤波能力。在滤波前，电路的电压约为24V，经滤波后的电路电压则降压到22V左右。

三端稳压器IC1、三端稳压器IC2、二极管D1、电容C2、电容C3、电容C4以及电容C5组成一个多端输出稳压电路。电容C2与电容C3串联在电路上，且电容C2和电容C3的连接点接地，很简单的组成了一个分压结构，输入的电流则根据电容C2和电容C3的容值比例进行分压，此处电容C2和电容C3均选用800μF的普通电容，进而使得电路的电压被均分。均分的直流电压一路为+11V由三端稳压器IC1的Vin管脚输入，另一路为-11V由三端稳压器IC2的Vin管脚输入两路电压经过处理后分别由三端稳压器IC1和三端稳压器IC2的Vout管脚输出，其输出电压分别为+6V和-6V。而为了进一步稳定输出的电源，分别在三端稳压器IC1和三端稳压器IC2的Vout管脚设置容值为5μF电容C4和电容C5。另外，为了满足移动机器人中部分配件的需求，在三端稳压器IC1的Vout管脚上在外接一个型号为1N4001的二极管D2，该二极管D2起到了降压的作用，能够将输出的电压降低至5V。若有其他需求，可继续在二极管D2的基础上再串联同型号的二极管，没串联一个二极管则可降低越1V的输出电压。上述的三端稳压器IC1和三端稳压器IC2的型号均为W7906。

二极管D2、二极管D3、三端稳压器IC3、滑动变阻器RP1、电容C7、电容C8、电容C9、电阻R4以及电阻R5组成了一个稳压可调电源。二极管D2和二极管D3均选用型号为1N4002的二极管，其主要作用均为保护三端稳压器IC3，二极管D2的设置目的是为了防止输入短路而造成三端稳压器IC3损坏，而二极管D3的设置目的则是为了防止输出短路而造成三端稳压器IC3损坏。滑动变阻器RP1串接在三端稳压器IC3的ADJ管脚上，电阻R4和电阻R5出流经的直流电压与滑动变阻器RP1两端的直流电压相同即为电路的输出电压，在调节滑动变阻器RP1时，可以达到调节电路的输出电压的目的，其中电阻R4的阻值为220Ω，电阻R5的阻值为200Ω，滑动变阻器RP1的最高阻值为10KΩ。电容C7和电容C8均选用10μF的普通电容作为缓冲电容，因为在调节滑动变阻器RP1时，作用在滑动变阻器RP1两端的电压将会有波动，而设置电容C7和电容C8则可以很好的降低该波动对其他元器件的影响，更好的保护了电路的运行安全。电容C9选用220μF的普通电容，其作用是进一步稳定输出电压，并对输出的直流电压进行进一步的滤波处理。另外，该滑动变阻器RP1还可以直接选用电控的电位器，使得控制器可以根据需求调节该电路的输出电压，以使得移动机器人对机械臂的操作更加细致。

如上所述，便可很好的实现本实用新型。

Claims (5)

1.基于移动式机械臂机器人的驱动增强系统，其特征在于：包括机器人本体以及设置在机器人本体上并与其相连接的机械臂；所述机器人本体还包括控制器，与该控制器相连接的驱动增强电路，连接在驱动增强电路上的电源，以及分别与该驱动增强电路相连接的信号传输结构、图像采集结构和红外感应结构；所述机械臂的电源输入端与对其供电的驱动增强电路相连接，且该机械臂还与控制器运行的控制器相连接。

2.根据权利要求1所述的基于移动式机械臂机器人的驱动增强系统，其特征在于：所述图像采集结构为高清摄像头以及三维摄像头。

3.根据权利要求2所述的基于移动式机械臂机器人的驱动增强系统，其特征在于：所述红外感应结构为红外线探头。

4.根据权利要求3所述的基于移动式机械臂机器人的驱动增强系统，其特征在于：所述信号传输结构为信号收发器。

5.根据权利要求4所述的基于移动式机械臂机器人的驱动增强系统，其特征在于：所述驱动增强电路由变压器T1，二极管桥式整流器U1，二极管桥式整流器U2，三极管VT1，三极管VT2，三端稳压器IC1，三端稳压器IC2，三端稳压器IC3，串接在三极管VT1的基极和集电极之间的电阻R1，正极与三极管VT1的基极相连接、负极与二极管桥式整流器U1的负输出端相连接的电容C1，一端与电容C1的负极相连接、另一端与三极管VT1的发射极相连接的电阻R2，正极与三极管VT1的发射极相连接、负极与三端稳压器IC1的GND管脚相连接的电容C2，正极与电容C2的负极相连接、负极与三段稳压器IC2的GND管脚相连接的电容C3，正极与三端稳压器IC1的Vout管脚相连接、负极与电容C2的负极相连接的电容C4，正极与电容C4的负极相连接、负极与三端稳压器IC2的Vout管脚相连接的电容C5，P极与电容C4的正极相连接的二极管D1，串接在三极管VT2的基极和集电极之间的电阻R3，正极与三极管VT2的基极相连接、负极与二极管桥式整流器U2的负输出端相连接的电容C6，N极与三极管VT2的集电极相连接、P极与三端稳压器IC3的Vout管脚相连接的二极管D2，正极与三端稳压器IC3的ADJ管脚相连接、负极与电容C6的负极相连接的电容C7，与电容C7并联设置的滑动变阻器RP1，N极与二极管D2的P极相连接、P极与电容C7的正极相连接的二极管D3，正极与二极管D3的P极相连接、负极与电容C7的负极相连接的电容C8，一端与电容C8的正极相连接、另一端经电阻R5后与二极管D3的N极相连接的电阻R4，以及正极与电阻R4和电阻R5的连接点相连接、负极与电容C8的负极相连接的电容C9组成；其中，变压器T1的副边电感线圈L1的同名端与二极管桥式整流器U1的一个输入端相连接、变压器T1的副边电感线圈L1的非同名端与二极管桥式整流器U1的另一个输入端相连接，二极管桥式整流器U1的正输出端与三极管VT1的集电极相连接，三极管VT1的发射极与三端稳压器IC1的Vin管脚相连接，三端稳压器IC1的GND管脚与三端稳压器IC2的Vin管脚相连接且接地，电容C1的负极与电容C3的负极相连接，变压器T1的副边电感线圈L2的同名端与二极管桥式整流器U2的一个输入端相连接、变压器T1的副边电感线圈L2的非同名端与二极管桥式整流器U2的另一个输入端相连接，二极管桥式整流器U2的正输出端与三极管VT2的集电极相连接，三极管VT2的发射极与三端稳压器IC3的Vin管脚相连接，二极管D1的N极作为该驱动增强电路的+5V电源输出端，二极管D1的P极作为该驱动增强电路的+6V电源输出端，电容C5的负极作为该驱动增强电路的-6V电源输出端，二极管D3的N极与电容C9的负极组成该驱动增强电路的12V电源输出端。