專利名稱：割草機器人導(dǎo)航系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種導(dǎo)航系統(tǒng)，尤其涉及一種割草機器人導(dǎo)航系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的割草機器人的導(dǎo)航系統(tǒng)是借助一個磁場強度變化的導(dǎo)航環(huán)來將機器 人保持在受限的區(qū)域內(nèi)以實現(xiàn)對機器人行走路線的導(dǎo)引。所述導(dǎo)航環(huán)需通過電 導(dǎo)體傳輸信號，該導(dǎo)航環(huán)在開始工作時需要激勵信號，當(dāng)機器人接近環(huán)時，系 統(tǒng)感測到該信號，并根據(jù)該信號啟動功能以一特定方向引導(dǎo)機器人，因?qū)Ш江h(huán) 工作需要激勵信號i在使用中對能源是一種浪費且該導(dǎo)航環(huán)在使用中產(chǎn)生電磁 場，會對鄰近工作的設(shè)備產(chǎn)生電磁干擾，從而降低了整個系統(tǒng)的可靠性。
因此需要提供一種使用簡便性能可靠的系統(tǒng)。
實用新型內(nèi)容
為克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本實用新型割草機器人導(dǎo)航系統(tǒng)通過設(shè)置一 可探測金屬物存在的傳感器，以實現(xiàn)方便可靠的導(dǎo)航。
為實現(xiàn)上述技術(shù)目的，本實用新型采用的技術(shù)方案如下 一種割草機器人導(dǎo)航系統(tǒng)，其包括導(dǎo)航線、傳感器、控制芯片及控制電機，
所述控制芯片將來自傳感器感測的導(dǎo)航信號處理后傳給控制電機，其特征在于
所述傳感器包括高頻振蕩器、振蕩檢測器和信號比較器。
本實用新型割草機器人導(dǎo)航系統(tǒng)與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下有益效果該
割草機器人導(dǎo)航系統(tǒng)，其通過由高頻振蕩器、振蕩檢測器和信號比較器組成的
傳感器探測金屬物的存在與否，所述傳感器將相關(guān)信號發(fā)送給控制芯片，控制芯片經(jīng)過信號處理后，將信號傳遞給控制電機，電機帶動輪子動作而實現(xiàn)導(dǎo)航 目的，整個導(dǎo)航過程無需消耗能源同時在整個工程中導(dǎo)航系統(tǒng)本身不會對相鄰 設(shè)備產(chǎn)生電磁干擾，使用方便性能可靠。


圖1為本實用新型割草機器人導(dǎo)航系統(tǒng)示意圖； 圖2是圖1中傳感器框圖； 圖3是本實用新型導(dǎo)航系統(tǒng)行動流程圖； 圖4是導(dǎo)航系統(tǒng)異常中碰撞信號圖； 圖5是導(dǎo)航系統(tǒng)的控制信號說明框圖； 圖6是一種金屬導(dǎo)航線系統(tǒng)的尋跡系統(tǒng)框圖。
具體實施方式
下面結(jié)合實施例和附圖，對本實用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述。 如圖1所示，本實用新型割草機器人導(dǎo)航系統(tǒng)利用金屬材料制作機器人的 導(dǎo)航線1,所述導(dǎo)航線1可按照機器人的工作范圍進(jìn)行設(shè)置為封閉環(huán)形或半環(huán)形。 如圖2所示，本實用新型割草機器人導(dǎo)航系統(tǒng)使用傳感器2進(jìn)行導(dǎo)航其包 括高頻振蕩器、振蕩檢測器、信號比較器。其中所述高頻振蕩器處于臨界振蕩 狀態(tài)，也就是說剛好使振蕩器起振。當(dāng)高頻振蕩器中的探測線圈靠近金屬物體 時，由于電磁感應(yīng)現(xiàn)象，會在金屬導(dǎo)體中產(chǎn)生渦電流，使振蕩回路中的能量損 耗增大，正反饋減弱，處于臨界態(tài)的振蕩器振蕩減弱，甚至無法維持振蕩所需 的最低能量而停止振動，振蕩檢測器和信號比較器檢測出振蕩器的這種振動變 化，就可以判定探測錢圈下面有金屬物體存在；反之探測線圈下面無金屬物體 存在。當(dāng)傳感器2接收到金屬信號后，將信號發(fā)送給控制芯片，控制芯片經(jīng)過信
號處理后，將信號傳遞給控制電機，電機帶動輪子3、 4動作。控制器驅(qū)動電機 動作流程，圖如圖3所示。該檢測信號送給軟件控制模塊進(jìn)行實時控制，輸出 相應(yīng)的信號給驅(qū)動芯片，驅(qū)動電機轉(zhuǎn)動，從而控制割草機器人運動，系統(tǒng)方框 圖如圖5所示。
當(dāng)割草機器人運行到事先布置好的金屬導(dǎo)航線邊上時，金屬探測器探測到 金屬，輸出電平信號到微處理器，這時微處理器中設(shè)置的自動躲避障礙物程序 啟動，指示割草機器人后退后轉(zhuǎn)向另一個方向運行，實現(xiàn)自動躲避功能。
本實用新型中設(shè)置有三個并列間隔的金屬探測傳感器3,安裝位置如圖6所 示，在執(zhí)行沿線走程序時，A、 C傳感器位于導(dǎo)航線兩側(cè)用于檢測機器人是否跑 偏，B傳感器在導(dǎo)航線范圍內(nèi)用于輔助檢測，以確保沿線運行過程中割草機器人 的軸線與導(dǎo)航線保持一致。根據(jù)三個傳感器收集到的信息交給控制器判斷處理， 指揮下一步的運行方向。當(dāng)然傳感器的設(shè)置位置關(guān)系并不限于此，只有其設(shè)置
位置所起的作用與本實用新型相同則均在本申請保護(hù)范圍之內(nèi)。
當(dāng)要實現(xiàn)沿線割草和自動充電功能時，微處理器進(jìn)入自動導(dǎo)航程序，割草 機器人行走至導(dǎo)航線正上方，通過多個傳感器控制割草機器人沿著金屬導(dǎo)航線 自動行走；如當(dāng)割草機器人行走偏左時，右邊的金屬探測器就會檢測到較強的 金屬信號，各探測器輸出電平信號到微處理器，這時微處理器中設(shè)置的自動導(dǎo) 航程序啟動，指示割草機器人自動前進(jìn)，實現(xiàn)自動導(dǎo)航功能，反之亦然。當(dāng)割 草機器人電池電量偏低時，割草機器人就會開啟自動充電程序，指示割草機器 人停止割草電機工作，再行走上線自動導(dǎo)航(過程如上)行走到充電座，通過 安裝在割草機器正前方的兩個充電電極貼上充電座上的充電電極進(jìn)行充電，這時電池充電管理電路開始工作，給割草機器人充電，微處理器控制行走電機減 慢行走電機的速度，使其緩慢前進(jìn)，緊緊貼著充電電極，實現(xiàn)自動充電功能。
電機的驅(qū)動電路考慮軟件控制方式，割草機器人跑直線時的速度較快，若在
小車接近金屬線時采取減速措施，控制器通過改變PWM的占空比能使電機減速， 采用特定尋線算法進(jìn)行判斷，進(jìn)而控制舵機轉(zhuǎn)向和后輪。剎車裝置是由一個受控 制器控制的單刀雙擲繼電器與電驅(qū)動電機的工作。當(dāng)割草機器人處于正常工作 時，電池兩端的電壓全正方向加載于電機兩端，當(dāng)割草機器人需要減速過彎時， 繼電器動作，將電池兩端電壓反向加載于電才幾兩端，產(chǎn)生瞬時反轉(zhuǎn)。
割草機器人在工作過程中可能會遇到一些異常情況，如碰撞、跌落、充電 等。本實用新型對這些異常情況亦有相應(yīng)的處理才幾制如圖3所示。其中所述石並 撞情況包括紅外碰撞模塊信號、物理碰撞模塊信號、對地跌落信號、導(dǎo)航信號 和輪子編碼信號。
割草機器人的硬件功能主要分為以上三大模塊，軟件設(shè)計主要考慮穩(wěn)定性、 抗干擾性，主程序主要起到導(dǎo)向和決策功能，決定什么時候割草機器人該做什 么。各種功能，電機驅(qū)動實現(xiàn)通過調(diào)用具體的子程序，所述子程序包括尋跡、 90轉(zhuǎn)向、直線前進(jìn)、顯示、延時程序等。
電機的驅(qū)動電路考慮軟件控制方式，割草機器人跑直線時的速度較快，若在 小車接近金屬線時采取減速措施，控制器通過改變PWM的占空比能使電機減速， 采用特定尋線算法進(jìn)行判斷,進(jìn)而控制舵機轉(zhuǎn)向和后輪。剎車裝置是由一個受控 制器控制的單刀雙擲繼電器與電驅(qū)動電機的工作。當(dāng)割草機器人處于正常工作 時，電池兩端的電壓全正方向加載于電機兩端，當(dāng)割草機器人需要減速過彎時， 繼電器動作，將電池兩端電壓反向加載于電機兩端，產(chǎn)生瞬時反轉(zhuǎn)。本實用新型通過傳感器探測金屬物的存在與否并將相關(guān)信號發(fā)送給控制芯 片，控制芯片經(jīng)過信號處理后，將信號傳遞給控制電機，電機帶動輪子動作而 實現(xiàn)導(dǎo)航目的，整個導(dǎo)航過程無需消耗能源同時在整個工程中導(dǎo)航系統(tǒng)本身不 會對相鄰設(shè)備產(chǎn)生電磁干擾，使用方便性能可靠。
權(quán)利要求1. 一種割草機器人導(dǎo)航系統(tǒng)，其包括導(dǎo)航線、傳感器、控制芯片及控制電機，所述控制芯片將來自傳感器感測的導(dǎo)航信號處理后傳給控制電機，其特征在于所述傳感器包括高頻振蕩器、振蕩檢測器和信號比較器。
2. 如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于所述導(dǎo)航線為封閉環(huán)形或 半環(huán)形金屬材料。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于所述傳感器設(shè)置于導(dǎo) 4元線兩側(cè)。
4. 如權(quán)利要求3所述的導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于其進(jìn)一步包括設(shè)置于導(dǎo)航 線范圍內(nèi)用以確保機器人軸線與導(dǎo)航線保持一致的傳感器。
5. 如權(quán)利要求4所述的導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于其進(jìn)一步包括安裝在割草 才/L器人正前方的充電座。
專利摘要本實用新型割草機器人導(dǎo)航系統(tǒng)，其通過由高頻振蕩器、振蕩檢測器和信號比較器組成的傳感器探測金屬物的存在與否，并將相關(guān)信號發(fā)送給控制芯片，控制芯片經(jīng)過信號處理后，將信號傳遞給控制電機，電機帶動輪子動作而實現(xiàn)導(dǎo)航目的，整個導(dǎo)航過程無需消耗能源同時在整個工程中導(dǎo)航系統(tǒng)本身不會對相鄰設(shè)備產(chǎn)生電磁干擾，使用方便性能可靠。
文檔編號G05D1/02GK201307245SQ20082016892
公開日2009年9月9日 申請日期2008年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月4日
發(fā)明者應(yīng)放天, 晶 潘, 杭 陳 申請人:杭州億腦智能科技有限公司