一种竞赛用搬运机器人的控制系统技术方案

本实用新型专利技术涉及机器人，具体说是一种竞赛用搬运机器人的控制系统，包括带动机器人行走轮转动的直流电机和驱动机器人机械手动作的舵机，还包括单片机微控制器、物料探测传感器和物料颜色传感器，所述物料探测传感器和物料颜色传感器将感应的物料及其颜色信号传送至所述单片机微控制器，单片机微控制器根据信号控制舵机电路驱动所述舵机工作。本实用新型专利技术通过单片机微控制器、物料探测传感器和物料颜色传感器可控制舵机电路驱动舵机工作，使舵机带动机械手动作，完成对物料的夹持和放置；并通过使用灰度传感器对比赛场地灰度数据进行采集，从而通过单片机微控制器使机器人按照规划的路径运动。本实用新型专利技术不仅结构简单，成本较低，而且搬运速度快。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及机器人，具体说是一种竞赛用搬运机器人的控制系统。
技术介绍
机器人技术是一个国家科技水平的重要标志和体现，它在社会生产的许多方面都得到了广泛的应用。近年来，随着计算机的广泛普及，机器人逐渐由工业生产走向了人们的生活，如此广泛的应用使得提高全体国民对机器人的理解显得尤为重要，普及机器人教育势在必行。为了普及机器人科学技术，培养学生创新能力，促进机器人技术的发展，国内外相继出现了一系列的机器人竞赛，机器人竞赛是一种高技术对抗活动，它涉及人工智能、智能控制、机器人、通信、传感器等多个领域的前沿研究和技术融合，集高技术、娱乐和比赛于一体，引起了社会的广泛关注和极大兴趣。机器人竞赛和机器人教育对高科技社会的巨大影响已经引起了美国、欧洲、日本等发达国家和亚洲各国的高度重视，也得到了我国教育界的极大关注，机器人赛事不断。目前，全球每年有一百多项机器人竞赛，参加人员从小学生、中学生到大学生。国内的机器人赛事中，“中国机器人大赛暨RoboCup公开赛”是国内影响力最大的机器人大赛，由中国自动化学会机器人竞赛工作委员会、RoboCup中国委员会、科技部高技术研究发展中心联合举办，比赛项目包括RoboCup仿真组、小型组、中型组、标准平台组、类人组、救援机器人组。在“2011机器人创新教育高峰论坛”上，决定从2011年起，每年在中国机器人大赛上新增智能搬运机器人项目，并成立了“中国智能搬运机器人竞赛工作委员会”。智能搬运机器人模拟实际自动化工厂中的AGV自主小车搬运功能和机器人自动分拣功能。竞赛贴近生活和工作现场实际，比赛场地不大，实验条件要求不高，发挥空间大。然而，针对机器人搬运比赛项目，目前还没有一个公共的硬件平台，而且厂家生产的竞赛用搬运机器人成本也较高、搬运速度比较慢。
技术实现思路
针对上述技术问题，本技术提供一种能够满足比赛要求的、低成本的、可用于教学的且搬运速度较快的机器人。本技术解决上述技术问题的具体方案如下：一种竞赛用搬运机器人的控制系统，包括带动机器人行走轮转动的直流电机和驱动机器人机械手动作的舵机，还包括单片机微控制器、物料探测传感器和物料颜色传感器，所述物料探测传感器和物料颜色传感器将感应的物料及其颜色信号传送至所述单片机微控制器，单片机微控制器根据信号控制舵机电路驱动所述舵机工作。作为优选，还包括灰度传感器，灰度传感器将比赛场地灰度数据传送至所述单片机微控制器，单片机微控制器根据灰度数据控制电机驱动模块驱动所述直流电机工作。作为优选，所述直流电机包括左轮直流电机和右轮直流电机，所述电机驱动模块通过驱动左轮直流电机和右轮直流电机分别带动机器人左轮和右轮转动。作为优选，还包括7.4V电源，该7.4V电源为所述直流电机和电机驱动模块供电。作为优选，还包括5V电源，该5V电源通过稳压电路为所述单片机微控制器、灰度传感器、物料探测传感器和物料颜色传感器供电。作为优选，所述5V电源为所述舵机电路供电。作为优选，所述单片机微控制器采用AT89S52芯片。作为优选，所述物料颜色传感器采用TCS3200D传感器。作为优选，所述单片机微控制器设有人机交互接口。从以上技术方案可知，本技术通过单片机微控制器、物料探测传感器和物料颜色传感器可控制舵机电路驱动舵机工作，使舵机带动机械手动作，完成对物料的夹持和放置；并通过使用灰度传感器对比赛场地灰度数据进行采集，从而通过单片机微控制器使机器人按照规划的路径运动。本技术不仅结构简单，成本较低，而且搬运速度快。附图说明图1是本技术的结构框图。图2是本技术中稳压电路的电路图图3是本技术中电机驱动模块的电路图。图4是本技术中灰度传感器的检测电路图。图5是本技术中物料探测传感器的物料探测电路图。图6是本技术中物料颜色传感器的检测电路图。图7是本技术中舵机电路的电路图。图8是本技术中搬运机器人行走算法流程图。具体实施方式下面结合附图详细介绍本技术：如图1，竞赛用搬运机器人的控制系统包括带动机器人行走轮转动的直流电机和驱动机器人机械手动作的舵机1，还包括单片机微控制器2、物料探测传感器3和物料颜色传感器4，所述物料探测传感器和物料颜色传感器将感应的物料及其颜色信号传送至所述单片机微控制器，单片机微控制器根据信号控制舵机电路5驱动所述舵机工作，从而使舵机带动搬运机械手完成对物料的夹持和放置；本技术还包括灰度传感器6，灰度传感器将比赛场地灰度数据传送至所述单片机微控制器，单片机微控制器根据灰度数据控制电机驱动模块7驱动所述直流电机工作，从而使直流电机带动机器人行走轮按照规划的路径运动。本技术的单片机微控制器采用AT89S52芯片，它是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，拥有8位CPU和8K在系统可编程Flash存储器，内置256字节RAM，32位I/O口线，看门狗定时器，2个数据指针，三个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52可降至0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。单片机微控制器还设有人机交互接口8，实现人机对话，进一步提高机器人的智能化程度。本技术的，直流电机包括左轮直流电机10和右轮直流电机11，所述电机驱动模块通过驱动左轮直流电机和右轮直流电机分别带动机器人左轮和右轮转动，这样为机器人提供足够的动力，即使其中一个电机出现故障，另一电机也可驱动机器人行走。本技术采用7.4V电源12，该7.4V电源为所述直流电机和电机驱动模块供电；同时采用5V电源13，该5V电源通过稳压电路9为所述单片机微控制器、灰度传感器、物料探测传感器和物料颜色传感器供电，5V电源也为所述舵机电路供电。稳压电路如图2所示。稳压电路采用LM2576稳压芯片，它内部集成了1.2V基准稳压电路、热开断电路、电流限制电路、放大器、比较器及内部稳压电路等，具有一定的电路保护作用。搬运机器人的直流电机采用的是直流减速电机，需要电机驱动模块对输出电压的大小和极性进行控制。机驱动模块采用L298N专用芯片进行驱动。L298N采用功率管和H桥型电机驱动电路，并利用PWM波来实现对输出电压的有效值大小和极性进行控制，具有调速范围广、过载能力大，能承受频繁的负载冲击，能耗小等优点，但是更稳定，且编程较为简单。另外L298N内部集成了两个H桥，能同时驱动两个电机，该电路可以简单方便地实现对直流减速电机的控制，简化了硬件电路的结构。L298N可以直接用单片机的I/O口提供控制信号。IN1、IN2和IN3、IN4引脚分别输入两组控制信号，控制电机的正反转；OUT1、OUT2和OUT3、OUT4之间分别接电机；ENA、ENB为控制使能端，控制电机的停转，可以用AT89S52自带的PWM模块来控制ENA、ENB的占空比，从而控制电机的转速。电机驱动模块电路如图3所示。灰度传感器由白光LED和光敏电阻组成。通过发光二极管LED照亮地面，地面的反射光线被光敏电阻接收，电阻值会根据反射光线强弱而发生变化。地面颜色越深，吸收光线的能力越强，则光敏电阻接受到的反射光线越弱，光敏电阻值越大，则地面灰度传感本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种竞赛用搬运机器人的控制系统，包括带动机器人行走轮转动的直流电机和驱动机器人机械手动作的舵机，其特征在于：还包括单片机微控制器、物料探测传感器和物料颜色传感器，所述物料探测传感器和物料颜色传感器将感应的物料及其颜色信号传送至所述单片机微控制器，单片机微控制器根据信号控制舵机电路驱动所述舵机工作。

【技术特征摘要】
1.一种竞赛用搬运机器人的控制系统，包括带动机器人行走轮转动的直流电机和驱动机器人机械手动作的舵机，其特征在于：还包括单片机微控制器、物料探测传感器和物料颜色传感器，所述物料探测传感器和物料颜色传感器将感应的物料及其颜色信号传送至所述单片机微控制器，单片机微控制器根据信号控制舵机电路驱动所述舵机工作。2.如权利要求1所述竞赛用搬运机器人的控制系统，其特征在于：还包括灰度传感器，灰度传感器将比赛场地灰度数据传送至所述单片机微控制器，单片机微控制器根据灰度数据控制电机驱动模块驱动所述直流电机工作。3.如权利要求2所述竞赛用搬运机器人的控制系统，其特征在于：所述直流电机包括左轮直流电机和右轮直流电机，所述电机驱动模块通过驱动左轮直流电机和右轮直流电机分别带动机器人左轮和右轮转动。4....

【专利技术属性】
技术研发人员：董胡，马振中，童欣，廖曾喜，彭艳兵，童旺，李文，刘标，
申请(专利权)人：长沙师范学院，
类型：新型
国别省市：广西;45