一种教学和竞赛用喷药机器人的控制系统技术方案

本发明专利技术涉及一种教学和竞赛用喷药机器人的控制系统，包括主控模块，所述主控模块分别与循迹模块、喷射目标检测模块、平面定位模块、喷药控制模块、行走控制模块连接。所述喷药控制模块包括多个电磁阀、多个电磁继电器和左右伸缩机构；所述电磁阀与喷头一一对应，所述主控模块通过相对应的电磁继电器控制相对应电磁阀以控制相对应喷头的流量；所述主控模块通过相对应的电磁继电器控制喷药系统中增压泵的启停；所述主控模块通过相对应的电磁继电器控制所述左右伸缩机构的左右伸缩，所述喷头通过喷板设置在所述左右伸缩机构上。本发明专利技术适合教学应用，学生可以快速上手，驱动喷药机器人完成设定任务，成本低，实用性强。

【技术实现步骤摘要】
一种教学和竞赛用喷药机器人的控制系统
本专利技术属于教学用喷药机器人
，具体涉及一种教学和竞赛用喷药机器人的控制系统。
技术介绍
喷药机器人项目是中国服务机器人大赛的一项子项目。比赛场地，参见图1。在比赛过程中，机器人从起点区出发，经过A区、B区、C区、D区，自主完成喷药，不能被遥控。其中，A区为对靶喷药，B区为固定树形喷药，要求喷药时不能喷在树形外边，C区针对不同树龄的树进行喷药，每种树形的不同部位有不同的喷药要求，D区对变形树形喷药。在A区、B区的中心线上，有机器人行走引导线（白色亚光纸条），在喷药作业地点A1、A2、A3、B2、B3、B4、C2、C3、C4以及D1、D2，有喷药地点提示线（白色亚光纸条）。根据比赛规则，比赛过程中，机器人需要能识别赛道导引线，在没有导引线的部分路段，能自主完成定位任务，并完成喷药任务。要想完成比赛任务，除了机械机构设计以外，还要根据比赛任务设计好控制系统，否则，机器人不能够自主完成任务。目前的实验设备，尤其高等教育的实验设备，针对竞赛环节开发的实验设备较少，刚开始参加竞赛的学生，概念比较模糊，所以有必要开发相关的喷药机器人，对学生参赛进行引导。
技术实现思路
为了解决上述存在的技术问题，本专利技术设计了一种教学和竞赛用喷药机器人的控制系统，可实现机器人循迹、平面定位、喷头伸缩、定点喷药、精准喷药、变量喷药。为了解决上述存在的技术问题，本专利技术采用了以下方案：一种教学和竞赛用喷药机器人的控制系统，包括主控模块，所述主控模块分别与循迹模块、喷射目标检测模块、平面定位模块、喷药控制模块、行走控制模块连接。进一步，所述喷药控制模块包括多个电磁阀、多个电磁继电器和左右伸缩机构；所述电磁阀与喷头一一对应连接，所述主控模块通过相对应的电磁继电器控制相对应电磁阀以控制相对应喷头的流量；所述主控模块通过相对应的电磁继电器控制喷药系统中增压泵的启停；所述主控模块通过相对应的电磁继电器控制所述左右伸缩机构的左右伸缩，所述喷头通过喷板设置在所述左右伸缩机构上。进一步，所述左右伸缩机构包括一对左右对称设置的电动推杆，所述电动推杆的伸缩端与相对应的喷板连接；所述电动推杆的电源两极连接于相对应电磁继电器的电流输出端，所述电磁继电器信号控制端连接于所述主控模块相对应引脚。进一步，所述电动推杆通过相对应的安装板和支撑板安装在所述底盘上，所述电动推杆远离伸缩端的另一端和相对应安装板上部固连，所述支撑板顶端支撑并限位相对应电动推杆的缸体。进一步，所述安装板是L形板结构，L形板结构的横板与机器人底盘连接，L形板结构的竖板上部与相对应电动推杆连接；所述电磁阀设置在L形板结构的竖板下部。进一步，所述支撑板是L形板结构，该L形板结构的横板与机器人底盘连接，该L形板结构的竖板顶端设置有半圆弧形凹槽。进一步，所述循迹模块包括前循迹模块、后循迹模块、左循迹模块和右循迹模块；所述前循迹模块和所述后循迹模块分别包括七套循迹传感器；所述左循迹模块和所述右循迹模块分别包括一套循迹传感器。进一步，所述循迹传感器采用灰度传感器。进一步，所述喷射目标检测模块包括设置在机器人底盘左右两侧的光电开关。进一步，所述行走控制模块包括设置在机器人底盘下的四个车轮，各个车轮分别由相对应的电机及电机驱动器驱动，各电机驱动器连接于所述主控模块相对应引脚。进一步，所述车轮电机是直流电机。进一步，所述主控模块的主控芯片是单片机。工作时，所述主控模块发送电机控制信号给所述各电机驱动器，驱动各电机正转或反转，实现喷药机器人的前进、后退、左转、右转、停止等基本运动动作；所述主控模块根据各个循迹模块的不同检测信号，判断喷药机器人的行走方位，不断矫正，使机器人按照程序设计的流程，循着行走引导线行走；没有行走引导线时，所述主控模块可以调用所述平面定位模块，完成导航；所述主控模块依据左右光电开关检测到的喷靶信号，按程序执行喷药动作；所述主控模块可以驱动电磁继电器动作，从而接通电动推杆电源，使推杆伸缩。该教学和竞赛用喷药机器人的控制系统具有以下有益效果：（1）本专利技术可以在设定的比赛场景，按照比赛规则，自动识别行走引导线，在没有导引线的部分路段，自主完成任务，完成定点喷药任务。（2）本专利技术适合教学应用，学生可以快速上手，驱动喷药机器人完成设定任务，成本低，实用性强。（3）本专利技术中，喷头可伸缩，既可实现定点精准喷药，又可以使该机器人在不喷药时结构紧凑、占地面积小。而且，本专利技术中，各喷头单独控制，竖直排列，操作灵活，喷射范围广，可避免不必要的浪费。附图说明图1：本专利技术中竞赛场地示意图；图2：本专利技术实施方式中教学和竞赛用喷药机器人控制系统的模块化结构示意图；图3：本专利技术实施方式中喷药系统的结构示意图；图4：本专利技术实施方式中底盘布局结构示意图；图5：本专利技术实施方式中主控制程序流程图；图6：本专利技术实施方式中前后循迹程序流程图；图7：本专利技术实施方式中平面定位模块程序流程图；图8：本专利技术实施方式中喷药系统程序流程图。附图标记说明：1—主控模块；2—循迹模块；21—左循迹模块；22—前循迹模块；23—右循迹模块；24—后循迹模块；3—平面定位模块；4—喷射目标检测模块；41—左光电开关；42—右光电开关；5—喷药系统；51—喷药控制模块；511—电磁阀；512—电磁继电器；513—电动推杆；52—增压泵；53—药箱；54—喷头；55—喷板；56—安装板；57—支撑板；58—喷头连接件；6—行走控制模块；61—电机；62—电机驱动器；63—车轮；7—底盘。具体实施方式下面结合附图，对本专利技术做进一步说明：图2至图8示出了本专利技术教学和竞赛用喷药机器人的控制系统的一种实施方式。图2是本实施方式中教学和竞赛用喷药机器人控制系统的模块化结构示意图。如图2所示，本实施方式中教学和竞赛用喷药机器人控制系统，包括主控模块1，主控模块1分别与循迹模块2、喷射目标检测模块4、平面定位模块3、喷药控制模块5、行走控制模块6连接。如图2和图3所示，图3是本实施方式中喷药系统的结构示意图，喷药控制模块51包括多个电磁阀511、多个电磁继电器512和左右伸缩机构；电磁阀511与喷头54一一对应连接，主控模块1通过相对应的电磁继电器512控制相对应电磁阀511以控制相对应喷头54的流量；主控模块1通过相对应的电磁继电器512控制喷药系统5中增压泵52的启停；主控模块1通过相对应的电磁继电器512控制左右伸缩机构的左右伸缩，喷头54通过喷板55设置在左右伸缩机构上。优选地，左右伸缩机构包括一对左右对称设置的电动推杆513，电动推杆513的伸缩端与相对应的喷板55连接；电动推杆513的电源两极连接于相对应电磁继电器512的电流输出端，电磁继电器512信号控制端连接于主控模块1相对应引脚。如图3所示，电动推杆513通过相对应的安装板56和支撑板57安装在机器人的底盘7上，电动推杆513远离伸缩端的另一端和相对应的安装板56上部固连，支撑板57顶端支撑并限位相对应电动推杆513的缸体。本实施例中，安装板56是L形板结构，L形板结构的横板与底盘7连接，L形板结构的竖板上部与相对应电动推杆513连接；电磁阀511设置在L形板结构的竖板下部。本实施例中，支撑板57是L形板结构，该L形板结构的横板与底盘7连接，该L形板结构本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种教学和竞赛用喷药机器人的控制系统，其特征在于，包括主控模块，所述主控模块分别与循迹模块、喷射目标检测模块、平面定位模块、喷药控制模块、行走控制模块连接。

【技术特征摘要】
1.一种教学和竞赛用喷药机器人的控制系统，其特征在于，包括主控模块，所述主控模块分别与循迹模块、喷射目标检测模块、平面定位模块、喷药控制模块、行走控制模块连接。2.根据权利要求1所述的教学和竞赛用喷药机器人的控制系统，其特征在于，所述喷药控制模块包括多个电磁阀、多个电磁继电器和左右伸缩机构；所述电磁阀与喷头一一对应连接，所述主控模块通过相对应的电磁继电器控制相对应电磁阀以控制相对应喷头的流量；所述主控模块通过相对应的电磁继电器控制喷药系统中增压泵的启停；所述主控模块通过相对应的电磁继电器控制所述左右伸缩机构的左右伸缩，所述喷头通过喷板设置在所述左右伸缩机构上。3.根据权利要求2所述的教学和竞赛用喷药机器人的控制系统，其特征在于，所述左右伸缩机构包括一对左右对称设置的电动推杆，所述电动推杆的伸缩端与相对应的喷板连接；所述电动推杆的电源两极连接于相对应电磁继电器的电流输出端，所述电磁继电器信号控制端连接于所述主控模块相对应引脚。4.根据权利要求3所述的教学和竞赛用喷药机器人的控制系统，其特征在于，所述电动推杆通过相对应的安装板和支撑板安装在所述底盘上，所述电动推杆远离伸缩端的另一端和相对应安装板上部固连，所述支撑板顶端支撑并限位相对应电动推杆的缸体。5.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘利，史颖刚，李南南，李康宁，杨龙飞，刘富，张少华，
申请(专利权)人：西北农林科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61