本发明专利技术公开了一种机器人电子篱笆控制系统，其用于为工作在不特定范围下的机器人圈定工作区域。该系统包括处理器控制电路，以及与处理器控制电路相连的电源电路、电池充电管理电路、虚拟线发射电路和无线电发射模块，其中处理器控制电路包括微处理器，微处理器通过各功能端脚与其他电路互连；虚拟线发射电路包括放大电路、导线和整流分压电路，放大电路接微处理器的脚１１，整流分压电路接微处理器的脚１４；电池充电管理电路接微处理器的脚１９；无线电发射模块接微处理器的脚１５。本发明专利技术具有用单片机和电磁场技术实现自动导航、避障、检测和操作的优点。
Robot electronic fence control system
The invention discloses a robot electronic fence control system, which is used to delineate working areas for robots operating in an unspecified range. The system includes a processor control circuit and processor control circuit connected to the power supply circuit, battery charging management circuit, virtual line transmitting circuit and a wireless transmitting module, wherein the processor control circuit comprises a microprocessor, the microprocessor through the function of end foot and he circuit interconnection; virtual line transmitting circuit comprises an amplifying circuit, and a rectifying wire divider circuit. The 11 foot amplifying circuit connected with the microprocessor, a rectification divider circuit connected with the microprocessor 14 feet; battery charging management circuit connected with the microprocessor 19 feet; radio transmitting module is connected with the microprocessor 15 feet. The invention has the advantages of single chip microcomputer and electromagnetic field technology to realize automatic navigation, obstacle avoidance, detection and operation.
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种机器人电子篱笆控制系统，其用于为工作在不特定范围下的 机器人圈定工作区域。技术背景目前，在家庭、公共空间等场所进行工作的机器人，实现其在指定范围内工 作的主要技术手段是通过红外线、超声波、或碰撞开关(如微动开关、霍尔开关) 来实现的。红外线在强烈的太阳光照射下效果会变得很差，反映距离几乎没有； 超声波是发送一段断续的声波，在发送一段声波信号后会停顿一段时间等待接受 超声波信号，由于存在响应时间和测试距离的问题，有最远距离和最近距离的限 制，超出这个距离范围就是超声波的盲区；碰撞开关是安装在机器前方的开关， 考虑到成本和美观问题， 一般都是平均地装几个碰撞开关在机器前方，并不会在 前方每个位置都装有碰撞开关。这些方式在户外或地形变化不特定的情况下，都 无法很好地实现定点工作。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种用单片机和电磁场技术实现自动导 航、避障、检测和操作的机器人电子篱笆控制系统。本专利技术所采用的技术方案是该控制系统包括处理器控制电路，以及与处理 器控制电路相连的电源电路、电池充电管理电路、虚拟线发射电路和无线电发射 模块，其中处理器控制电路包括微处理器，微处理器通过各功能端脚与其他电路 互连；虚拟线发射电路包括放大电路、导线和整流分压电路，放大电路接微处理 器的脚11，其接收由微处理器产生的脉冲控制信号，并增加脉冲控制信号的驱 动电流，再产生双极性脉冲信号至导线以驱动虚拟线产生电磁场虚拟墙，整流分 压电路接微处理器的脚14，其采集电压信号来判断虚拟线的工作状态并通过处 理控制指示灯给出指示信号；电池充电管理电路接微处理器的脚19，用于控制 充电状态；无线电发射模块接微处理器的脚15，用于实现系统的无线遥控功能。本专利技术在虚拟线发射电路中，通过限流电阻R31控制一对场效应管来增加 脉冲信号的驱动电流，再经过隔直电容C9和变压线圈Tl产生双极性脉冲信号 至导线。本专利技术在处理器控制电路中，微处理器的脚4和脚5接有由晶振Y1、电容 C21、电容C22组成的震荡电路；微处理器的脚1接有由电阻R30、电容C20、 电容C26组成的复位电路；微处理器的脚2、脚3接程序下载端口P2;微处理 器的脚6、脚7、脚8、脚9接扩展其他功能的预留端口 JP2。本专利技术所述微处理器的脚12、脚13、脚14为AD端口，脚12用来采集电 池充电状态的数据，脚13用来采集电池充电电压的数据，脚14用来采集虚拟线 的数据。本专利技术所述的整流分压电路由肖特基二极管Dl、电阻R28、电阻R19、电 容R29、电容C10组成。本专利技术所述电池充电管理电路包括由电阻R13、 R15、 R19组成的充电电压 分压电路，充电电压分压电路接微处理器的脚13。本专利技术所述的电池充电管理电路通过MOS管Q4来控制充电状态；电池充 电管理电路中的上拉电阻R14、下拉电阻R16，用来保证驱动电流有稳定的电压 来控制MOS管Q4;电池充电管理电路中端口 P5的插件脚2接微处理器的脚12。本专利技术所述的电池充电管理电路中，微处理器的脚16、脚17、脚18接指示 灯端口JP1，以反映工作状态下电池的充电状态。本专利技术与现有技术相比，具有以下有益效果该控制系统与霍尔传感器配合 使用，工作时由微处理器处理后产生的脉冲控制信号，放大后加载到连出的匹配 导线上，导线不停地发射电磁信号，形成一个封闭的电磁场，当霍尔传感器感应 到磁场时，检测得到的信号通过线路板上的硬件电路处理后输入到处理器控制电 路，对机器人的动作进行控制。具有功率自动调整，短线自动检测和为机器人补 充电量的功能，结构简单、成本低、可靠性好、抗干扰能力强，可在任意地形为 机器人指定工作范围。附图说明图l是本专利技术的系统结构图。图2是本专利技术的原理总图。图3是图2中电源开关电路的原理图。图4是图2中处理器控制电路和虚拟线发射电的原理图。图5是图2中电池充电管理电路的原理图。具体实施方式参见图1和图2，本实施例包括处理器控制电路1、电源电路2、虚拟线发 射电路3、电池充电管理电路4和无线电发射模块5，其中处理器控制电路l包 括型号为5410AD的STC微处理器(以下简称U4)，虚拟线发射电路3包括放 大电路31、导线32和整流分压电路33。参见图3，电源电路2中，由外接直流电源接端口 P6，经限流电阻R1、滤 波电容C2后，输入开关稳压集成芯片U3的脚1。集成芯片U3的控制脚5和接 地脚3接地使U3处于工作状态。集成芯片U3的电压输出脚2经过整流电感L2、 滤波电容C3和C4后提供5V稳压电源。集成芯片U3的电压输出脚2经反向二 极管D6后接地组成稳压保护电路，稳压后的输出电压接集成芯片U3的反馈输 入脚4实现电路自动反馈调节、稳定电压。参见图4，在处理器控制电路1中，微处理器U4的脚4和脚5接有由晶振 Yl、电容C21、电容C22组成的震荡电路，用于提供微处理器U4工作时钟；微 处理器U4的脚1接有由电阻R30、电容C20、电容C26组成的复位电路；微处 理器U4的脚2、脚3接程序下载端口P2，以方便微处理器U4在线下载程序； 微处理器U4的脚6、脚7、脚8、脚9接预留端口JP2，以方便扩展其他功能。 微处理器的U4脚12、脚13、脚14为AD端口，脚12用来采集电池充电状态 的数据，脚13用来采集电池充电电压的数据，脚14用来采集虚拟线的数据。虚拟线发射电路3包括放大电路31、导线32和整流分压电路33，其中放大 电路31接微处理器U4的脚11，接收由微处理器U4产生的脉冲控制信号，通 过限流电阻R31控制一对场效应管来增加脉冲信号的驱动电流，再经过隔直电 容C9和变压线圈Tl产生双极性脉冲信号至导线32以驱动虚拟线产生电磁场虚 拟墙，为机器人指定工作范围。整流分压电路33接微处理器U4的脚14，其由 肖特基二极管D1、电阻R28、电阻R19、电容R29、电容C10组成。整流分压 电路33采集电压信号来判断虚拟线的工作状态并通过处理控制指示灯给出指示 信号，其中R29是限流电阻，用于有效防止电流过大烧毁器件。参见图5，电池充电管理电路4接微处理器U4的脚19，通过M0S管Q4 来控制充电状态，其中的上拉电阻R14、下拉电阻R16用来保证驱动电流有稳定 的电压来控制MOS管Q4;由电阻R13、 R15、 R19组成的充电电压分压电路接微处理器U4的脚13，供微处理器U4监控电池的电压。端口 P5的插件脚2接 微处理器U4的脚12，用来监视MOS管Q4的开关状态。指示灯端口 JP1接微 处理器的脚16、脚17、脚18，以反映工作状态下电池的充电状态。无线电发射模块5接微处理器U4的脚15，用于实现系统的无线遥控功能。 使用时，如该电子篱笆控制系统应用在割草机器人上，由安装在割草机器人 线路板两边的霍尔传感器与机器人电子篱笆系统配合使用，霍尔传感器是感知磁 场的传感器。机器人电子篱笆系统工作通过无线电发射模块5每10秒发送一次 无线电信号，用于给割草机器人标识是否有机器人电子篱笆系统在工作，如没有， 则机器人电子篱笆系统不工作，同时处理器控制电路1控制虚拟线发射电路3 发射电磁信号，当割草机器人运行到事先布置好的机器人电子篱笆边上时，霍尔 传感器感应到磁场，输出电平信号到微处理器U4本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种机器人电子篱笆控制系统，其特征在于：包括处理器控制电路（１），以及与处理器控制电路（１）相连的电源电路（２）、电池充电管理电路（４）、虚拟线发射电路（３）和无线电发射模块（５），其中：处理器控制电路（１）包括微处理器，微处理器通 过各功能端脚与其他电路互连；虚拟线发射电路（３）包括放大电路（３１）、导线（３２）和整流分压电路（３３），放大电路（３１）接微处理器的脚１１，其接收由微处理器（１）产生的脉冲控制信号，并增加脉冲控制信号的驱动电流，再产生双极性脉冲信 号至导线（３２）以驱动虚拟线产生电磁场虚拟墙，整流分压电路（３３）接微处理器的脚１４，其采集电压信号来判断虚拟线的工作状态并通过处理控制指示灯给出指示信号；电池充电管理电路（４）接微处理器的脚１９，用于控制充电状态；无线电发 射模块（５）接微处理器的脚１５，用于实现系统的无线遥控功能。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：应放天，肖伟，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]
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