CN216248882U - 一种用于长距离行走机构的电气控制系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于长距离行走机构的电气控制系统，包括电源模块、信息采集模块、PLC模块、驱动模块、无线收发模块和远程终端，电源模块用于为信息采集模块、PLC模块和驱动模块提供电源，信息采集模块用于采集行走机构行走过程中的数据信息，PLC模块接收信息采集模块采集的数据信息，并发送驱动控制信号至驱动模块，驱动模块根据PLC模块发送的驱动控制信号驱动行走机构进行工作；远程终端通过无线收发模块与PLC模块相互通信，远程终端用于远程发送指令信息至PLC模块，并接收PLC模块发送的反馈信息，本实用新型可实现对长距离行走机构的精准控制。
Description
技术领域
本实用新型涉及人工智能技术领域，尤其涉及一种用于长距离行走机构的电气控制系统。
背景技术
现如今，包括扫地机器人、巡查机器人等在内的长距离行走机构快速发展，利用长距离行走机构取代工作人员进行清洁、巡查等，具有效率高、不受时间和空间限制、劳动强度低、安全性好等优点，于是，对长距离行走机构进行数据采集和运动系统的集中控制具有重要的意义。
因此，提供一种新的技术方案改善上述问题，是本领域技术人员急需解决的问题。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型提供一种用于长距离行走机构的电气控制系统，以解决上述技术问题。
一种用于长距离行走机构的电气控制系统，包括电源模块、信息采集模块、PLC 模块、驱动模块、无线收发模块和远程终端。
在上述的方案中，所述电源模块用于为所述信息采集模块、所述PLC模块和所述驱动模块提供电源。
在上述的方案中，所述信息采集模块用于采集行走机构行走过程中的数据信息；所述信息采集模块用于采集行走机构行走过程中的数据信息，所述信息采集模块包括传感器单元和摄像机单元，所述传感器单元用于获取行走机构行走过程的环境亮度信息、障碍物信息和自身状态信息，所述传感器单元包括亮度检测模块、障碍物检测模块和自身状态检测模块，所述摄像机单元用于获取行走机构行走过程的路况图像信息。
在上述的方案中，所述PLC模块接收所述信息采集模块采集的数据信息，并发送驱动控制信号至所述驱动模块，所述驱动模块根据所述PLC模块发送的驱动控制信号驱动行走机构进行工作。
在上述的方案中，所述远程终端通过所述无线收发模块与所述PLC模块相互通信，所述远程终端用于远程发送指令信息至所述PLC模块，并接收所述PLC模块发送的反馈信息。
在上述的方案中，所述电源模块包括光伏电板单元、充放电保护单元、储能单元和电源转换单元，所述光伏电板单元用于将吸收的太阳辐射转换成电能，所述光伏电板单元采用多晶硅太阳能电池板，所述充放电保护单元与所述光伏电板单元和所述储能单元相连接，所述充放电保护单元用于对所述储能单元进行过放及过充保护，所述充放电保护单元包括S8254电源管理芯片，所述储能单元用于进行电能的储蓄和电能的输出，所述储能单元采用铅蓄电池，所述电源转换单元与所述储能单元相连接，所述电源转换单元用于将所述储能单元提供的电源转换为需要的电压，所述电源转换单元包括电源转换芯片。
在上述的方案中，所述亮度检测模块包括亮度传感器；所述障碍物检测模块包括超声传感器、激光测距仪和红外传感器，所述超声传感器和所述红外传感器用于检测行走机构行走过程的障碍物信息，所述激光测距仪用于检测行走机构与障碍物的距离信息；所述自身状态检测模块包括定位传感器、位姿传感器、速度传感器和里程计，所述定位传感器用于获取行走机构的位置信息，所述位姿传感器用于获取行走机构的行走方向和角度信息，所述速度传感器用于获取行走机构的行走速度信息，所述里程计用于获取行走机构的行走路程信息。
在上述的方案中，所述摄像机单元包括鱼眼镜头、灯罩、补光灯、继电器、转动轴和微型电机，所述鱼眼镜头和所述补光灯均设置在所述灯罩中，所述继电器与所述补光灯相连接，所述继电器用于驱动所述补光灯的开启和关闭，所述转动轴与所述灯罩相连接，所述微型电机与所述转动轴相连接，所述微型电机用于驱动所述转动进行转动。
在上述的方案中，所述驱动模块包括行走驱动单元、转向驱动单元和上下驱动单元，所述行走驱动单元采用行走直流电机驱动行走机构进行前进和后退；所述转向驱动单元包括永磁同步电机、减速器和旋转变压器，所述永磁同步电机通过减速器驱动行走机构进行转向，所述旋转变压器与所述永磁同步电机相连接，所述旋转变压器用于获取所述永磁同步电机的转速和转角信号；所述上下驱动单元用于驱动行走机构上下坡和上下台阶。
在上述的方案中，所述上下驱动单元包括交流齿轮调速电机、齿轮、第一驱动轴、链轮和第二驱动轴，所述齿轮与所述交流齿轮调速电机相连接，所述第一驱动轴与所述齿轮相连接，所述链轮与所述第一驱动轴相连接，所述第二驱动轴与所述链轮相连接，所述交流齿轮调速电机通过所述齿轮驱动所述第一驱动轴转动，所述第一驱动轴经过所述链轮带动所述第二驱动轴转动，所述第一驱动轴和所述第二驱动轴均包括支撑杆，所述支撑杆用于在所述第一驱动轴和所述第二驱动轴转动的过程中将行走机构撑起实现上下坡和上下台阶。
在上述的方案中，所述远程终端包括触摸显示屏、遥控手柄和按键，所述遥控手柄和所述按键均与所述触摸显示屏相连接，所述触摸显示屏用于用户输入操作指令和查看行走机构的数据信息，所述遥控手柄用于对行走机构进行远程遥控，所述按键包括退出按键和电源按键，所述退出按键用于退出所述触摸显示屏当前的显示内容，所述电源按键用于所述触摸显示屏的开启和关闭。
综上所述，本实用新型的有益效果是：采用信息采集模块采集行走机构行走过程中的数据信息，并采用PLC模块根据信息采集模块采集的数据信息控制行走机构进行工作，此外，采用远程终端远程监控行走机构的状态，实现了对长距离行走机构的精准控制。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。
图1为本实用新型用于长距离行走机构的电气控制系统的组成示意图。
图2为电源模块的组成示意图。
图3为信息采集模块的组成示意图。
图4为驱动模块的组成示意图。
图5为远程终端的组成示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式和附图，对本实用新型做进一步详细说明。在此，本实用新型的示意性实施方式及其说明用于解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。
如图1所示，本实用新型的一种用于长距离行走机构的电气控制系统，包括电源模块、信息采集模块、PLC模块、驱动模块、无线收发模块和远程终端。
下面结合附图对本实用新型上述各模块间的连接关系做进一步详细说明。
所述电源模块用于为所述信息采集模块、所述PLC模块和所述驱动模块提供电源；所述信息采集模块用于采集行走机构行走过程中的数据信息；所述PLC模块接收所述信息采集模块采集的数据信息，并发送驱动控制信号至所述驱动模块，所述驱动模块根据所述PLC模块发送的驱动控制信号驱动行走机构进行工作；所述远程终端通过所述无线收发模块与所述PLC模块相互通信，所述远程终端用于远程发送指令信息至所述PLC模块，并接收所述PLC模块发送的反馈信息。
在本实施例中，所述PLC模块包括DSP主控制板，所述无线收发模块包括WIFI 通信单元、4G通信单元和5G通信单元。
如图2所示，所述电源模块包括光伏电板单元、充放电保护单元、储能单元和电源转换单元，所述光伏电板单元用于将吸收的太阳辐射转换成电能，所述光伏电板单元采用多晶硅太阳能电池板，所述充放电保护单元与所述光伏电板单元和所述储能单元相连接，所述充放电保护单元用于对所述储能单元进行过放及过充保护，所述充放电保护单元包括S8254电源管理芯片，所述储能单元用于进行电能的储蓄和电能的输出，所述储能单元采用铅蓄电池，所述电源转换单元与所述储能单元相连接，所述电源转换单元用于将所述储能单元提供的电源转换为需要的电压，所述电源转换单元包括电源转换芯片。
在本实施例中，采用多晶硅太阳能电池板提供电源可节省资源，同时，采用 S8254电源管理芯片对铅蓄电池进行充放电保护，可提高铅蓄电池的使用寿命。
如图3所示，所述信息采集模块包括传感器单元和摄像机单元，所述传感器单元用于获取行走机构行走过程的环境亮度信息、障碍物信息和自身状态信息，所述传感器单元包括亮度检测模块、障碍物检测模块和自身状态检测模块，所述摄像机单元用于获取行走机构行走过程的路况图像信息。
进一步地，所述亮度检测模块包括亮度传感器；所述障碍物检测模块包括超声传感器、激光测距仪和红外传感器，所述超声传感器和所述红外传感器用于检测行走机构行走过程的障碍物信息，所述激光测距仪用于检测行走机构与障碍物的距离信息；所述自身状态检测模块包括定位传感器、位姿传感器、速度传感器和里程计，所述定位传感器用于获取行走机构的位置信息，所述位姿传感器用于获取行走机构的行走方向和角度信息，所述速度传感器用于获取行走机构的行走速度信息，所述里程计用于获取行走机构的行走路程信息。
在本实施例中，所述红外传感器用于对所述超声传感器的测量死区进行补偿，扩大了障碍物检测的范围。
进一步地，所述摄像机单元包括鱼眼镜头、灯罩、补光灯、继电器、转动轴和微型电机，所述鱼眼镜头和所述补光灯均设置在所述灯罩中，所述继电器与所述补光灯相连接，所述继电器用于驱动所述补光灯的开启和关闭，所述转动轴与所述灯罩相连接，所述微型电机与所述转动轴相连接，所述微型电机用于驱动所述转动进行转动。
在本实施例中，所述PLC模块接收所述亮度传感器发送的环境亮度信息，并在环境亮度低于预设值时，控制所述继电器打开补光灯为所述鱼眼镜头进行拍照补光，提高了拍摄图像的清晰度；所述PLC模块接收所述鱼眼镜头拍摄的路况图像，并采用卷积神经网络算法分析和归类当前路况，并根据当前路况控制所述驱动模块进行工作。
如图4所示，所述驱动模块包括行走驱动单元、转向驱动单元和上下驱动单元，所述行走驱动单元采用行走直流电机驱动行走机构进行前进和后退；所述转向驱动单元包括永磁同步电机、减速器和旋转变压器，所述永磁同步电机通过减速器驱动行走机构进行转向，所述旋转变压器与所述永磁同步电机相连接，所述旋转变压器用于获取所述永磁同步电机的转速和转角信号；所述上下驱动单元用于驱动行走机构上下坡和上下台阶。
进一步地，所述上下驱动单元包括交流齿轮调速电机、齿轮、第一驱动轴、链轮和第二驱动轴，所述齿轮与所述交流齿轮调速电机相连接，所述第一驱动轴与所述齿轮相连接，所述链轮与所述第一驱动轴相连接，所述第二驱动轴与所述链轮相连接，所述交流齿轮调速电机通过所述齿轮驱动所述第一驱动轴转动，所述第一驱动轴经过所述链轮带动所述第二驱动轴转动，所述第一驱动轴和所述第二驱动轴均包括支撑杆，所述支撑杆用于在所述第一驱动轴和所述第二驱动轴转动的过程中将行走机构撑起实现上下坡和上下台阶。
在本实施例中，当所述PLC模块判定前进方向存在障碍物且障碍物与行走机构的距离小于预设值时，发送转向控制信号至转向驱动单元驱动行走机构改变行走的方向；当所述PLC模块判定前进方向的道路上存在小沟、挡杆等时，发送转向控制信号至转向驱动单元驱动行走机构改变行走的方向；当所述PLC模块判定前进方向的道路为上坡路、下坡路或者存在台阶时，发送上下控制信号至所述上下驱动单元来驱动行走机构上下坡和上下台阶，通过以上过程，可实现长距离行走机构在行走过程中自动避障以及在不同的路况进行行走，提高了长距离行走机构的控制精度。
如图5所示，所述远程终端包括触摸显示屏、遥控手柄和按键，所述遥控手柄和所述按键均与所述触摸显示屏相连接，所述触摸显示屏用于用户输入操作指令和查看行走机构的数据信息，所述遥控手柄用于对行走机构进行远程遥控，所述按键包括退出按键和电源按键，所述退出按键用于退出所述触摸显示屏当前的显示内容，所述电源按键用于所述触摸显示屏的开启和关闭。
在本实施例中，用户可通过操纵遥控手柄对行走机构进行远程遥控，可使得行走机构按照用户的指示进行工作。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型实施例可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种用于长距离行走机构的电气控制系统，其特征在于，包括：电源模块、信息采集模块、PLC模块、驱动模块、无线收发模块和远程终端；
所述电源模块用于为所述信息采集模块、所述PLC模块和所述驱动模块提供电源；
所述信息采集模块用于采集行走机构行走过程中的数据信息，所述信息采集模块包括传感器单元和摄像机单元，所述传感器单元用于获取行走机构行走过程的环境亮度信息、障碍物信息和自身状态信息，所述传感器单元包括亮度检测模块、障碍物检测模块和自身状态检测模块，所述摄像机单元用于获取行走机构行走过程的路况图像信息；
所述PLC模块接收所述信息采集模块采集的数据信息，并发送驱动控制信号至所述驱动模块，所述驱动模块根据所述PLC模块发送的驱动控制信号驱动行走机构进行工作；
所述远程终端通过所述无线收发模块与所述PLC模块相互通信，所述远程终端用于远程发送指令信息至所述PLC模块，并接收所述PLC模块发送的反馈信息。
2.根据权利要求1所述的用于长距离行走机构的电气控制系统，其特征在于，所述电源模块包括光伏电板单元、充放电保护单元、储能单元和电源转换单元，所述光伏电板单元用于将吸收的太阳辐射转换成电能，所述光伏电板单元采用多晶硅太阳能电池板，所述充放电保护单元与所述光伏电板单元和所述储能单元相连接，所述充放电保护单元用于对所述储能单元进行过放及过充保护，所述充放电保护单元包括S8254电源管理芯片，所述储能单元用于进行电能的储蓄和电能的输出，所述储能单元采用铅蓄电池，所述电源转换单元与所述储能单元相连接，所述电源转换单元用于将所述储能单元提供的电源转换为需要的电压，所述电源转换单元包括电源转换芯片。
3.根据权利要求1所述的用于长距离行走机构的电气控制系统，其特征在于，所述亮度检测模块包括亮度传感器；所述障碍物检测模块包括超声传感器、激光测距仪和红外传感器，所述超声传感器和所述红外传感器用于检测行走机构行走过程的障碍物信息，所述激光测距仪用于检测行走机构与障碍物的距离信息；所述自身状态检测模块包括定位传感器、位姿传感器、速度传感器和里程计，所述定位传感器用于获取行走机构的位置信息，所述位姿传感器用于获取行走机构的行走方向和角度信息，所述速度传感器用于获取行走机构的行走速度信息，所述里程计用于获取行走机构的行走路程信息。
4.根据权利要求1所述的用于长距离行走机构的电气控制系统，其特征在于，所述摄像机单元包括鱼眼镜头、灯罩、补光灯、继电器、转动轴和微型电机，所述鱼眼镜头和所述补光灯均设置在所述灯罩中，所述继电器与所述补光灯相连接，所述继电器用于驱动所述补光灯的开启和关闭，所述转动轴与所述灯罩相连接，所述微型电机与所述转动轴相连接，所述微型电机用于驱动所述转动进行转动。
5.根据权利要求1所述的用于长距离行走机构的电气控制系统，其特征在于，所述驱动模块包括行走驱动单元、转向驱动单元和上下驱动单元，所述行走驱动单元采用行走直流电机驱动行走机构进行前进和后退；所述转向驱动单元包括永磁同步电机、减速器和旋转变压器，所述永磁同步电机通过减速器驱动行走机构进行转向，所述旋转变压器与所述永磁同步电机相连接，所述旋转变压器用于获取所述永磁同步电机的转速和转角信号；所述上下驱动单元用于驱动行走机构上下坡和上下台阶。
6.根据权利要求5所述的用于长距离行走机构的电气控制系统，其特征在于，所述上下驱动单元包括交流齿轮调速电机、齿轮、第一驱动轴、链轮和第二驱动轴，所述齿轮与所述交流齿轮调速电机相连接，所述第一驱动轴与所述齿轮相连接，所述链轮与所述第一驱动轴相连接，所述第二驱动轴与所述链轮相连接，所述交流齿轮调速电机通过所述齿轮驱动所述第一驱动轴转动，所述第一驱动轴经过所述链轮带动所述第二驱动轴转动，所述第一驱动轴和所述第二驱动轴均包括支撑杆，所述支撑杆用于在所述第一驱动轴和所述第二驱动轴转动的过程中将行走机构撑起实现上下坡和上下台阶。
7.根据权利要求1所述的用于长距离行走机构的电气控制系统，其特征在于，所述远程终端包括触摸显示屏、遥控手柄和按键，所述遥控手柄和所述按键均与所述触摸显示屏相连接，所述触摸显示屏用于用户输入操作指令和查看行走机构的数据信息，所述遥控手柄用于对行走机构进行远程遥控，所述按键包括退出按键和电源按键，所述退出按键用于退出所述触摸显示屏当前的显示内容，所述电源按键用于所述触摸显示屏的开启和关闭。
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| CN202121253307.4U CN216248882U (zh) | 2021-06-04 | 2021-06-04 | 一种用于长距离行走机构的电气控制系统 |
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| CN216248882U true CN216248882U (zh) | 2022-04-08 |
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| CN202121253307.4U Active CN216248882U (zh) | 2021-06-04 | 2021-06-04 | 一种用于长距离行走机构的电气控制系统 |
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