一種智能清潔機器人的制作方法
【技術領域】
[0001 ]本實用新型涉及一種智能清潔機器人。
【背景技術】
[0002]隨著人類社會的發展,越來越多的自動家用電器進入家庭。目前,市面上有多種清潔機器人,設計一個具有自主清掃、避障、卡住報警、塵倉滿倉檢測等功能,能夠在無人干預情況下自主完成室內清掃工作,也可以人為通過紅外遙控器控制其狀態的機器人系統,是很必要的。同時,為使機器人高效、可靠地完成作業,在其內部嵌入路徑覆蓋算法,使它脫離隨機清掃的模式,能夠記憶已走過的路徑和遇到的障礙物位置,不遺漏地進行全區域清掃和不重復遇到同一個障礙物,實現高覆蓋率、低重復率的清掃過程。
[0003]新型內容
[0004]本實用新型解決的技術問題是提供一種智能清潔機器人。
[0005]上述技術問題是按照以下方式解決:
[0006]—種智能清潔機器人,其特征在于:該機器人包括主控制部分、執行電機部分、傳感器部分、輸入輸出部分和電源部分,所述的主控制部分使用單片機AT89C51控制,包括紅外遙控接收模塊,對輸入輸出器件的操作、對執行電機的控制、以及對傳感器的響應;所述的執行電機部分是吸塵機器人的主要構成部分,包括行走驅動子系統和吸塵子系統;所述的傳感器部分即為檢測子系統,主要是保障機器人能夠安全地工作;所述的輸入輸出部分包括遙控子系統和顯示子系統,能夠實現人機交互的功能。
[0007]優選地,所述的電源部分采用可充電的12伏鋰電池。
[0008]優選地,所述的行走驅動子系統采用輪式結構,圓形殼體,底盤為三輪電動小車,前面兩輪由兩個電機獨立驅動,后輪為萬向輪。
[0009]優選地,所述的吸塵子系統用電機帶動清掃刷的轉動,清掃灰塵并將灰塵集中于吸風口處,由吸塵機構制造強大的吸力將灰塵吸入灰塵存儲箱中。
[0010]在清掃吸塵之后,利用安裝在殼體下面的清潔布擦除殘留在地面上的細小灰塵。輪子電機、吸塵電機和毛刷電機使用的都是無刷直流電機。
[0011]本實用新型具有以下優點:該智能清潔機器人基本滿足了設計要求,以通用性和功能完備為目標使機器人具備了智能清潔的能力,能夠進行實際工作。
【附圖說明】
[0012]通過結合附圖作進一步詳細解釋和說明。
[0013]附圖1為系統結構示意圖。
[0014]附圖2為機器人系統的工作流程圖。
【具體實施方式】
[0015]為解決上述技術問題,本實用新型提出一種智能清潔機器人,該機器人包括主控制部分、執行電機部分、傳感器部分、輸入輸出部分和電源部分,所述的主控制部分使用單片機AT89C51控制,包括紅外遙控接收模塊,對輸入輸出器件的操作、對執行電機的控制、以及對傳感器的響應等;所述的執行電機部分是吸塵機器人的主要構成部分,包括行走驅動子系統和吸塵子系統;所述的傳感器部分即檢測子系統,主要為了保障機器人能夠安全地工作;所述的輸入輸出部分包括遙控子系統和顯示子系統,能夠實現人機交互的功能;所述的電源部分采用可充電的12伏鋰電池。所述的電源部分采用可充電的12伏鋰電池。
[0016]所述的行走驅動子系統采用輪式結構,圓形殼體,底盤為三輪電動小車,前面兩輪由兩個電機獨立驅動,后輪為萬向輪。
[0017]所述的吸塵子系統用電機帶動清掃刷的轉動,清掃灰塵并將灰塵集中于吸風口處,由吸塵機構制造強大的吸力將灰塵吸入灰塵存儲箱中。
[0018]在清掃吸塵之后,利用安裝在殼體下面的清潔布擦除殘留在地面上的細小灰塵。輪子電機、吸塵電機和毛刷電機使用的都是無刷直流電機。
[0019]其中,如圖1所示,單片機AT89C51與其它各部分電路的關系為:通過紅外接收模塊接收來自遙控器的命令;通過各個傳感器接收外部環境的狀態信息;通過2路PWM信號給電機提供電壓,控制輪子的速度和方向;由I/O口信號控制三極管進而控制繼電器驅動清掃、吸塵電機;通過捕獲2個電機編碼器信號檢測輪速;通過多個I/O口控制LCD;利用串口變并口芯片控制多個L ED指示燈和按鍵等。
[0020]機器人的行進電機由驅動電路放大后驅動,考慮到電壓、電流等因素,采用了L298N來驅動電機。L298N是恒壓恒流雙Η橋集成電機芯片,可同時控制2個電機,且輸出電流可達到2Α。清掃和吸塵電機都是由繼電器驅動的,AT89C51的I/O 口只需要給一個信號,由三極管做開關驅動繼電器,線圈通電,常開端口閉合,就可以驅動電機。傳感器模塊采用八個超聲波傳感器,分別由兩個Τ6114模塊帶動,每個模塊集成了 4個通道的超聲波檢測部分,可同時用作4個超聲波開關使用。每一個超聲波探測通道都有獨立的狀態輸出。模塊(1)的四個傳感器分別為左、左前、右、右前方向障礙檢測傳感器,接到4189051單片機的?2.0,?2.1,Ρ2.2,Ρ2.3引腳。模塊(2 )的1,2號探頭的輸出輸入給二輸入與門,與門的輸出端接到AT89C51的外部中斷請求IN ΤΙ (P3.3)。這兩組探頭并排安裝在機器人的前方,只要其中的一路開關檢測到障礙,就會觸發AT89C51的外部中斷,機器人停止后,根據模塊(1)的四組傳感器的檢測值,判斷障礙物的位置,采取相應的避障措施。模塊(2)的3、4號探頭的輸出接到AT89C51單片機的P2.4,P2.5引腳,用作光電編碼器計數開始和結束的判斷依據。本使用新型中機器人實現遍歷無障礙的區域,要求機器人在繞開障礙物以后要回到原來的行進路線上去。為實現這個目標,需要記錄下機器人在繞障過程中偏離原來路線的路程,利用光電編碼器來實現這一功能。光電編碼器的輸出端接單片機的外部中斷IN ΤΟ ο
[0021]輸入輸出部分中,紅外遙控接收模塊由發射和接收2大部分組成,紅外接收芯片選用PIC-2319SCL。在遙控器上使用單片機進行紅外功能編碼,在機器人上,由于單片機處理任務很多,因此選用專用的解碼芯片。解碼芯片采用一種用于遙控小卡車的CMOS大規模集成電路RX6B,它有七個控制鍵來控制小卡車的移動。由于編碼和解碼的振蕩頻率必須一致,頻率的大小由0SCI和0SC0之間的電阻決定。4個紅外接收管的信號通過與門與芯片的輸入端SI相連,使得解碼芯片在接收到任意方向的紅外線信號時都能正常工作。
[0022]此外,本實用新型使用6個控制按鍵,為了節約單片機的I/O口,使用矩陣的方式通過五個通用I/O腳來控制鍵盤,使用3X2的鍵盤結構。行線均使用了鍵盤中斷模式,列線為普通I/O 口控制,因此程序的設計需要采取查詢兼中斷的方式來判斷哪個按鍵被按下。
[0023]由于外圍傳感器和接口電路數目較多,而單片機的通用I/O管腳有限,若使用并行的液晶顯示器,則無法滿足要求,同時對液晶顯示的反應速度沒有嚴格的要求,故考慮更換串tx的液晶顯不器。
[0024]如圖2所示,為機器人系統的工作流程圖,主程序任務是完成系統的初始化。當前方沒有障礙物時,機器人按照設定的路徑前進。本研究的路徑覆蓋算法基于靜態結構化環境模型,在障礙物信息預先給定的情況下,采用沿邊走的路徑規劃算法,即讓機器人沿著墻邊或障礙物的邊界移動,進行內螺旋式“回”字型路徑規劃。
[0025]當前方檢測到障礙時,觸發外部中斷INT1,進入避障中斷服務子程序。避障中斷服務子程序主要完成的任務是:當機器人前方檢測到障礙時,機器人先停止,然后根據左、左前、右、右前方的傳感器檢測信號來判斷障礙的位置情況,通過改變電機驅動器的輸人信號,調節電機轉速和方向,使左右驅動輪電機產生差速,從而達到等轉彎、避障的目的。其他功能部分保證了機器人能夠實現預定的功能,包括對時、實時顯示時鐘、紅外遙控創建地圖、安全檢測路徑覆蓋算法以及遙控召回等。
[0026]上面已經參照附圖詳細說明了本實用新型的實施例,但僅僅是對本實用新型的示意性說明而非限制本實用新型。另外,本領域技術人員在閱讀了上述說明后可對本實用新型做出修改和變化,這種修改和變化也落在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種智能清潔機器人,其特征在于:該機器人包括主控制部分、執行電機部分、傳感器部分、輸入輸出部分和電源部分,所述的主控制部分使用單片機AT89C51控制,包括紅外遙控接收模塊,對輸入輸出器件的操作、對執行電機的控制、以及對傳感器的響應;所述的執行電機部分是吸塵機器人的主要構成部分,包括行走驅動子系統和吸塵子系統;所述的傳感器部分即檢測子系統,主要為了保障機器人能夠安全地工作;所述的輸入輸出部分包括遙控子系統和顯示子系統,能夠實現人機交互的功能。2.根據權利要求1所述的智能清潔機器人,其特征在于:所述的電源部分采用可充電的12伏鋰電池。3.根據權利要求1所述的智能清潔機器人,其特征在于:所述的行走驅動子系統采用輪式結構,圓形殼體,底盤為三輪電動小車,前面兩輪由兩個電機獨立驅動,后輪為萬向輪。4.根據權利要求1所述的智能清潔機器人,其特征在于:所述的吸塵子系統用電機帶動清掃刷的轉動,清掃灰塵并將灰塵集中于吸風口處,由吸塵機構制造強大的吸力將灰塵吸入灰塵存儲箱中。
【專利摘要】本實用新型公開了一種智能清潔機器人,該系統包括主控模塊、執行機構以及傳感器模塊等幾個子系統,以通用性和功能完備為目標使機器人具備了智能清潔的能力。
【IPC分類】A47L11/206, A47L11/40
【公開號】CN205126119
【申請號】CN201520936759
【發明人】朱珊虹
【申請人】新鄉學院
【公開日】2016年4月6日
【申請日】2015年11月23日