專利名稱：割草機器人導航系統的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種導航系統，尤其涉及一種割草機器人導航系統。
背景技術：
傳統的割草機器人的導航系統是借助一個磁場強度變化的導航環來將機器 人保持在受限的區域內以實現對機器人行走路線的導引。所述導航環需通過電 導體傳輸信號，該導航環在開始工作時需要激勵信號，當機器人接近環時，系 統感測到該信號，并根據該信號啟動功能以一特定方向引導機器人，因導航環 工作需要激勵信號i在使用中對能源是一種浪費且該導航環在使用中產生電磁 場，會對鄰近工作的設備產生電磁干擾，從而降低了整個系統的可靠性。
因此需要提供一種使用簡便性能可靠的系統。
實用新型內容
為克服現有技術的上述缺陷，本實用新型割草機器人導航系統通過設置一 可探測金屬物存在的傳感器，以實現方便可靠的導航。
為實現上述技術目的，本實用新型采用的技術方案如下 一種割草機器人導航系統，其包括導航線、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航系統與現有技術相比，具有如下有益效果該
割草機器人導航系統，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，所述傳感器將相關信號發送給控制芯片，控制芯片經過信號處理后，將信號傳遞給控制電機，電機帶動輪子動作而實現導航 目的，整個導航過程無需消耗能源同時在整個工程中導航系統本身不會對相鄰 設備產生電磁干擾，使用方便性能可靠。
圖1為本實用新型割草機器人導航系統示意圖； 圖2是圖1中傳感器框圖； 圖3是本實用新型導航系統行動流程圖； 圖4是導航系統異常中碰撞信號圖； 圖5是導航系統的控制信號說明框圖； 圖6是一種金屬導航線系統的尋跡系統框圖。
具體實施方式
下面結合實施例和附圖，對本實用新型作進一步詳細描述。 如圖1所示，本實用新型割草機器人導航系統利用金屬材料制作機器人的 導航線1,所述導航線1可按照機器人的工作范圍進行設置為封閉環形或半環形。 如圖2所示，本實用新型割草機器人導航系統使用傳感器2進行導航其包 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，也就是說剛好使振蕩器起振。當高頻振蕩器中的探測線圈靠近金屬物體 時，由于電磁感應現象，會在金屬導體中產生渦電流，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。當傳感器2接收到金屬信號后，將信號發送給控制芯片，控制芯片經過信
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行實時控制，輸出 相應的信號給驅動芯片，驅動電機轉動，從而控制割草機器人運動，系統方框 圖如圖5所示。
當割草機器人運行到事先布置好的金屬導航線邊上時，金屬探測器探測到 金屬，輸出電平信號到微處理器，這時微處理器中設置的自動躲避障礙物程序 啟動，指示割草機器人后退后轉向另一個方向運行，實現自動躲避功能。
本實用新型中設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，在執行沿線走程序時，A、 C傳感器位于導航線兩側用于檢測機器人是否跑 偏，B傳感器在導航線范圍內用于輔助檢測，以確保沿線運行過程中割草機器人 的軸線與導航線保持一致。根據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。當然傳感器的設置位置關系并不限于此，只有其設置
位置所起的作用與本實用新型相同則均在本申請保護范圍之內。
當要實現沿線割草和自動充電功能時，微處理器進入自動導航程序，割草 機器人行走至導航線正上方，通過多個傳感器控制割草機器人沿著金屬導航線 自動行走；如當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，這時微處理器中設置的自動導 航程序啟動，指示割草機器人自動前進，實現自動導航功能，反之亦然。當割 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，緊緊貼著充電電極，實現自動充電功能。
電機的驅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行判斷，進而控制舵機轉向和后輪。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動電機的工作。當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，產生瞬時反轉。
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，軟件設計主要考慮穩定性、 抗干擾性，主程序主要起到導向和決策功能，決定什么時候割草機器人該做什 么。各種功能，電機驅動實現通過調用具體的子程序，所述子程序包括尋跡、 90轉向、直線前進、顯示、延時程序等。
電機的驅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行判斷,進而控制舵機轉向和后輪。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動電機的工作。當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，產生瞬時反轉。本實用新型通過傳感器探測金屬物的存在與否并將相關信號發送給控制芯 片，控制芯片經過信號處理后，將信號傳遞給控制電機，電機帶動輪子動作而 實現導航目的，整個導航過程無需消耗能源同時在整個工程中導航系統本身不 會對相鄰設備產生電磁干擾，使用方便性能可靠。
權利要求1. 一種割草機器人導航系統，其包括導航線、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. 如權利要求1所述的導航系統，其特征在于所述導航線為封閉環形或 半環形金屬材料。
3. 如權利要求1或2所述的導航系統，其特征在于所述傳感器設置于導 4元線兩側。
4. 如權利要求3所述的導航系統，其特征在于其進一步包括設置于導航 線范圍內用以確保機器人軸線與導航線保持一致的傳感器。
5. 如權利要求4所述的導航系統，其特征在于其進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航系統，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，并將相關信號發送給控制芯片，控制芯片經過信號處理后，將信號傳遞給控制電機，電機帶動輪子動作而實現導航目的，整個導航過程無需消耗能源同時在整個工程中導航系統本身不會對相鄰設備產生電磁干擾，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 優先權日2008年12月4日
發明者應放天, 晶 潘, 杭 陳 申請人:杭州億腦智能科技有限公司