一种温室用机器人的底盘控制系统技术方案

本发明专利技术涉及一种温室用机器人的底盘控制系统，其特征在于，包括主控制器，以及与所述主控制器连接的舵机控制器、各电机驱动、障碍物检测传感器和蓝牙模块，所述舵机控制器通过32路舵机控制板与各转向舵机连接，所述转向舵机与轮毂电机一一对应，所述电机驱动与所述轮毂电机一一对应连接，所述蓝牙模块与手机APP配合工作。底盘本体的前后左右均设置有障碍物检测传感器，所述障碍物检测传感器是红外传感器。本发明专利技术可以通过手机App，利用蓝牙遥控，控制温室喷药机器人移动到指定的作业地点，并根据传感器的检测数据，自行完成避障以及地头换行作业。

A chassis control system for a greenhouse robot

The present invention relates to a chassis control system for a greenhouse robot, which consists of a master controller, a rudder controller connected to the main controller, each motor drive, an obstacle detection sensor and a Bluetooth module. The rudder controller is connected to the steering gear through a 32 rudder control board. The motor driver is connected to the hub motor one by one, and the Bluetooth module works with the mobile phone APP. An obstacle detection sensor is arranged around the chassis body, and the obstacle detection sensor is an infrared sensor. The invention can use the mobile phone App, use the Bluetooth remote control, control the greenhouse spray robot to move to the designated location, and according to the detection data of the sensor, complete the obstacle avoidance and the ground shift operation on its own.

【技术实现步骤摘要】
一种温室用机器人的底盘控制系统
本专利技术属于智能农业机器人
，具体涉及一种温室用机器人的底盘控制系统。
技术介绍
现实生活中，随着人们生活水平的提高，生活需求的进一步增长，蔬菜温室、花卉温室等温室的应用越来越普遍，如果始终沿用传统的人工操作的话，不仅劳作辛苦，而且效率低下。设计温室用机器人，用于移栽、施肥、修剪、采摘等环节的物料转移，搭载喷药机械、采摘机械等作业设备，进行温室的自动化作业势在必行。但由于温室造价高，用于非直接性生产的辅助空间狭小，温室用机器人的活动范围有限，这就要求温室用机器人结构紧凑、转向灵活、无污染、噪声小、不平地面通过性高。
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温室用机器人的底盘控制系统，可以通过手机App，利用蓝牙遥控，控制温室喷药机器人移动到指定的作业地点，并根据传感器的检测数据，自行完成避障以及地头换行等作业。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：一种温室用机器人的底盘控制系统，包括主控制器，以及与所述主控制器连接的舵机控制器、各电机驱动、障碍物检测传感器和蓝牙模块，所述舵机控制器与各转向舵机连接，所述转向舵机与轮毂电机一一对应，所述电机驱动与所述轮毂电机一一对应连接，所述蓝牙模块与手机APP配合工作。进一步，所述舵机控制器通过32路舵机控制板与各转向舵机线路连接。进一步，还包括角度传感器，所述角度传感器与所述轮毂电机一一对应，所述角度传感器设置在相对应轮毂电机的安装架立轴上，所述主控制器与各角度传感器连接。进一步，所述角度传感器是栅格盘。进一步，底盘本体的前后左右均设置有障碍物检测传感器，所述障碍物检测传感器是红外传感器。进一步，所述主控制器的主体是单片机，所述主控制器还包括电压检测模块、测速模块和电机控制器。进一步，所述主控制器的主体是PIC16F877单片机。进一步，所述电机控制器包括控制芯片、转子位置译码器、基准电压源、振荡器、误差放大器、脉冲宽度调制器，以及过流及过载保护电路和输出驱动电路。进一步，所述控制芯片是MC33033芯片。进一步，所述测速模块包括测速模块芯片和电机转子位置传感器。进一步，所述测速模块芯片是MC33039芯片。进一步，所述电压检测模块包括电位器及幅频转换器。工作时，所述主控制器通过所述蓝牙模块，从串口读取来自手机App的指令，并将对应的指令发送给底盘驱动用的四个轮毂电机以及所述舵机控制器，进而使底盘完成指定的动作。接着进入自主移动状态，先是延时一段时间再启动，避免突然启动。然后，所述主控制器读取前后左右的红外传感器的数据，判断是否到达地头；如果到达地头，则底盘四轮转向进行换行；否则，判断底盘前方是否有障碍物。如果底盘前方没有障碍物，则底盘前行；否则，底盘先停下，保持静止状态，再判断底盘左侧是否有障碍物。如果底盘左侧没有障碍物，则底盘左移进行避障，之后再回到原来的作业轨道上去；否则，底盘会后退，退出该行。所述主控制器再次读取前后左右的红外传感器的数据，循环执行上述过程。之后所述舵机控制器会接收来自所述主控制器的指令，所述舵机控制器对来自所述主控制器的指令进行识别，并将其加工成能够直接控制32路舵机控制板的指令，进而同时控制四个转向舵机按照指令的要求进行转动。一种温室用机器人的底盘结构，包括底盘本体及设置在底盘本体底端的四个轮毂电机，所述各轮毂电机分别与相对应的转向装置相连接以实现机器人底盘原地转向；所述底盘本体的前后左右均设置有障碍物检测传感器，所述底盘本体上还设置有主控制器。进一步，所述转向装置包括转向舵机和传动机构，所述转向舵机通过相对应的传动机构与相对应轮毂电机的安装架立轴连接。进一步，所述传动机构是齿轮传动机构，所述齿轮传动机构的初级主动齿轮与所述转向舵机的输出轴固连，所述齿轮传动机构的末级被动齿轮与所述轮毂电机的安装架立轴固连。进一步，所述齿轮传动机构是一级齿轮传动机构。进一步，所述各转向装置通过转向装置控制器与所述主控制器连接。进一步，所述转向装置控制器是舵机控制器。进一步，所述各轮毂电机分别通过相对应的安装架与所述底盘本体连接；所述安装架是叉结构，所述叉结构的上部立轴通过轴套和所述底盘本体可转动连接，所述叉结构下部的分叉部分与相对应轮毂电机的中心轴连接。进一步，所述安装架与所述轮毂电机之间还设置有减震装置。进一步，所述减震装置是设置在所述叉结构下部的分叉部分的减震弹簧。进一步，所述障碍物检测传感器是红外传感器。进一步，所述底盘本体上还设置有测速模块。进一步，所述底盘本体包括上底板和下底板，所述上底板和下底板之间通过若干支架连接以形成容纳空间。该温室用机器人的底盘控制系统具有以下有益效果：（1）本专利技术可以通过APP指令完成相应动作，也可以在温室中进行自动移动。（2）本专利技术特别适合教学应用，携带方便，学生可以快速上手，驱动温室喷药机器人完成设定任务。（3）本专利技术采用四轮驱动原地转向底盘，可以实现机器人上部保持不动，车轮以竖直的转轴为中心进行转动，从而实现小半径转弯甚至是零半径转弯。（4）本专利技术中每个轮毂电机不论是行走还是转向均是单独驱动，使机器人底盘可实现复杂形式的运动。（5）本专利技术可以用于移栽、施肥、修剪、采摘等环节的物料转移，也可搭载喷药机械、采摘机械等作业设备，进行温室的自动化作业。（6）本专利技术可以在温室等狭小封闭的环境中应用，具有结构紧凑、转向灵活、无污染、噪声小、通过性能良好等特点。附图说明图1：本专利技术实施方式中温室用机器人底盘控制系统的结构示意图；图2：本专利技术实施方式中温室用机器人底盘结构的正视图；图3：本专利技术实施方式中温室用机器人底盘结构的左视图；图4：本专利技术实施方式中温室用机器人底盘结构的布局示意图；图5：本专利技术实施方式中单个车轮的转向检测结构示意图；图6：本专利技术实施方式中车速的基本控制原理示意图；图7：本专利技术实施方式中车轮电机正反转控制原理示意图；图8：本专利技术实施方式中单个车轮原地转向的控制原理示意图；图9：本专利技术实施方式中PIC16F877单片机的最小系统电路图；图10：本专利技术实施方式中车速控制电路结构示意图；图11：本专利技术实施方式中保护电路结构示意图；图12：本专利技术实施方式中温室用机器人底盘控制系统的主控制程序流程图；图13：本专利技术实施方式中温室用机器人底盘自主移动状态的程序流程图；图14：本专利技术实施方式中舵机控制器程序流程图。附图标记说明：1—底盘本体；11—上底板；12—下底板；13—支架；2—轮毂电机；21—电机驱动；31—转向舵机；32—传动机构；33—光栅盘；4—安装架；41—减震装置；5—轴套；6—舵机控制器；7—红外传感器；8—主控制器；9—测速模块；101—蓝牙模块；102—手机APP。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1至图14示出了本专利技术温室用机器人底盘结构及其控制系统的一种实施方式。图1是本实施方式中温室用机器人底盘控制系统的结构示意图，图2是本实施方式中温室用机器人底盘结构的正视图，图3是本实施方式中温室用机器人底盘结构的左视图，图4是本实施方式中温室用机器人底盘结构的布局示意图。如图2至图4所示，本实施方式中的温室用机器人底盘结构，包括底盘本体1及设置在底盘本体1底端的四个轮毂电机2，各轮毂电机2分别与相对应的转向装置相连本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种温室用机器人的底盘控制系统，其特征在于，包括主控制器，以及与所述主控制器连接的舵机控制器、各电机驱动、障碍物检测传感器和蓝牙模块，所述舵机控制器与各转向舵机连接，所述转向舵机与轮毂电机一一对应，所述电机驱动与所述轮毂电机一一对应连接，所述蓝牙模块与手机APP配合工作。

【技术特征摘要】
1.一种温室用机器人的底盘控制系统，其特征在于，包括主控制器，以及与所述主控制器连接的舵机控制器、各电机驱动、障碍物检测传感器和蓝牙模块，所述舵机控制器与各转向舵机连接，所述转向舵机与轮毂电机一一对应，所述电机驱动与所述轮毂电机一一对应连接，所述蓝牙模块与手机APP配合工作。2.根据权利要求1所述的温室用机器人的底盘控制系统，其特征在于，所述舵机控制器通过32路舵机控制板与各转向舵机线路连接。3.根据权利要求1或2所述的温室用机器人的底盘控制系统，其特征在于，还包括角度传感器，所述角度传感器与所述轮毂电机一一对应，所述角度传感器设置在相对应轮毂电机的安装架立轴上，所述主控制器与各角度传感器连接。4.根据权利要求3所述的温室用机器人的底盘控制系统，其特征在于，所述角度传感器是栅格盘。5.根据权利要求1、2或4所述的温室用机器人的底盘控制系统，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：史颖刚，刘利，慕文博，梁鑫，张鑫宇，张津阳，王帅，赵建东，
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