[发明专利]一种农业机器人安全控制系统

权利要求书

1.一种农业机器人安全控制系统，其特征在于：包括定位模块、LCD显示及摄像模块、GPRS无线传输模块、电机驱动控制电路、无线通信接口电路、超声波振荡电路和机器人驱动电路，所述定位模块包括电机及其驱动电路、机械传动系统及光电编码器，驱动轮和光电编码器之间采用齿轮传动，传动比为i，光电编码器的分辨率为N，即编码器每旋转一周输出的脉冲数，驱动轮的半径为r，则编码器每输出一个脉冲，对应的轮子在地面走过的距离为：L＝2π*r÷Ni基于DSP的半自主远程控制移动机器人系统，电机控制采用脉宽调制的调速方式，并以DSP自带的正交编码脉冲电路采集光电编码器的反馈信息，对电机进行闭环PID控制，所述LCD显示及摄像模块的F2407A提供了丰富的I/O接口，用I/O口可对LCD模块和摄像模块进行数据的写入和读取，进而实现机器人的眼部功能，所述GPRS无线传输模块利用GPRS移动通信网络实现信息的双向传输，机器人传给远程监控平台的数据主要包括现场图像信息和小车当前定位信息；远程监控平台传给小车的主要是指令信息，实现远程控制，机器人驱动电路用于完成整个过程的模块间的驱动。

2.根据权利要求1所述的农业机器人安全控制系统，其特征在于：所述电机驱动控制电路的驱动主芯片为L293B，内有四重推挽即双重H桥集成功放电路驱动电路，两个通道可以向各自的电机提供lA的驱动电流，并且如果芯片过热，芯片能够自动关断，保障系统不受损坏。

3.根据权利要求2所述的农业机器人安全控制系统，其特征在于：所述电机驱动控制电路中当A向、B向为高电平时，则电机A、B电流分别由3脚流向6脚和11脚流向14脚，电机正转；反之，当A向、B向为低电平时，电机电流分别由6脚流向3脚和14脚流向11脚，电机反转；此时，可以用PWM控制芯片上电机使能脚的通断时间比来对电机进行调速，F2407A型DSP芯片支持PWM输出，因此可对驱动电机进行调速。

4.根据权利要求1所述的农业机器人安全控制系统，其特征在于：所述GPRS无线传输模块的GPRS图像采集模块由采集终端、DSP外围接口、GPRS收发器、PC机接口及监控中心软件组成，图像数据经采集后，由DSP串口传输给GPRS收发器1，由收发器l将图像数据通过GPRS无线网络发送出去，再由GPRS收发器2将接收到的图像数据传输给PC机串口，接着监控中心软件从PC机串口读取数据并最终显示在监控中心界面上，完成现场的实时监控。

5.根据权利要求1所述的农业机器人安全控制系统，其特征在于：所述无线通信接口电路采用PTR2000无线通信数据收发模块，接收发射合一，适合双工和单工通信，通信方式比较灵活，可直接接单片机串口模。

6.根据权利要求1所述的农业机器人安全控制系统，其特征在于：所述超声波振荡电路由数字集成电路构成，其中的U1A和UlB产生与超声波频率相对应的高频电压信号，该信号通过反向器U1C变为标准方波信号，再经功率放大，C2隔除直流信号后加在超声波换能器MA40S2S进行超声波发射，U2A为74ALS00与非门，control_port引脚为控制口，当control_port为高电平时，超声波换能器发射超声波信号。

7.根据权利要求1所述的农业机器人安全控制系统，其特征在于：所述农业机器人安全控制系统还包括超声波接收电路，其超声波接收换能器采用MA40S2R,对换能器接收到的信号采用集成运算放大器LM324进行信号放大，经过三级放大后，通过电压比较器LM339将正弦信号转换为TTL脉冲信号。INT_Port与单片机中断管脚相连，当接收到中断信号后，单片机立即进入中断并对超声波信号进行处理和判断，实现超声波的感知过程。

8.根据权利要求1所述的农业机器人安全控制系统，其特征在于：所述机器人驱动电路给定为零时，转速调节器ASR、电流调节器ACR被零速封锁信号锁零，此时，系统主要由环流调节器ARR组成交叉反馈的恒流系统，由于环流给定的影响，2组可控硅均处于整流状态，输出的电压大小相等、极性相反，直流电机电枢电压为零，电机停转，输出的电流流经2组可控硅形成环流，环流不宜过大，一般限制在电机额定电流的5％左右，正向启动时，随着转速信号Ugn的增大，封锁信号解除，转速调节器ASR输正，电机正向运行，此时，正组电流反馈电压+Ufi2反映电机电枢电流与环流电流之和；反组电流反馈电压-Uril反映了电枢电流，因此可以对主电流进行调节，而正组环流调节器输入端所加的环流给定信号-Ugih和交叉电流反馈信号-Ufil对这个调节过程影响极小，反组环流调节器的输入电压为(+Uk)+(-Ugih)+(Ufi2)，随着电枢电流的不断增大，当达到一定程度时，环流自动消失，反组可控硅进入待逆变状态，反向启动时情况相反，另外，可控环流可逆调速系统制动时仍然具有本桥逆变，反接制动和反馈制动等过程，由于启动过程也是环流逐渐减小的过程，因此，电机停转时，系统的环流达最大值，环流有助于系统越过切换死区，改善过渡特性。