專利名稱：一種割草機(jī)器人電路控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種割草機(jī)，尤其是一種割草機(jī)器人電路控制系統(tǒng)，用于控 制割草機(jī)器人在家庭、公共綠地等場(chǎng)所進(jìn)行草坪修剪服務(wù)。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的割草機(jī)是在機(jī)身下部安裝滾輪，在機(jī)身后部安裝有手推桿，底部 安裝旋轉(zhuǎn)式切割刀，切割刀由電機(jī)或汽油機(jī)器的輸出軸連接。這種結(jié)構(gòu)的割草機(jī) 不能智能化自主工作，必須人工進(jìn)行操作，勞動(dòng)強(qiáng)度大；且電機(jī)功耗高、噪音大， 不利于節(jié)約能源和減少勞動(dòng)力；連線工作的方式使操作時(shí)受電線長(zhǎng)度影響，且汽 油發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒產(chǎn)生的廢氣對(duì)空氣造成污染。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種割草機(jī)器人電路控制系統(tǒng)，其能 夠在用戶輸入控制信號(hào)后自動(dòng)進(jìn)行草坪修剪，并利用紅外線技術(shù)為割草機(jī)預(yù)先設(shè) 定好待割草區(qū)域，啟動(dòng)后的割草機(jī)器人在指定區(qū)域內(nèi)工作，還能自動(dòng)避開(kāi)障礙， 自動(dòng)返程充電，勞動(dòng)強(qiáng)度小、功耗低、污染小。
本實(shí)用新型解決上述問(wèn)題所釆用的技術(shù)方案是該割草機(jī)器人電路控制系統(tǒng) 包括電源管理電路、行走電機(jī)控制電路、割草電機(jī)控制電路、信號(hào)處理電路、主 控制芯片、信號(hào)采集電路、充電信號(hào)發(fā)送電路、返程充電信號(hào)釆集電路、充電控 制電路，
其中，主控制芯片的輸出端與行走電機(jī)控制電路、割草電機(jī)控制電路相連， 信號(hào)處理電路、電源管理電路、返程充電信號(hào)采集電路的輸出端與主控制芯片相 連，充電控制電路的輸出端與返程充電信號(hào)采集電路相連，信號(hào)采集電路的輸出 端與信號(hào)處理電路相連，充電信號(hào)發(fā)送電路的輸出端與信號(hào)采集電路相連。
本實(shí)用新型在電源管理電路中，電池直流電源的輸入腳為接插件jpsw，接
插件jpsw通過(guò)濾波電感Ll、下拉二極管D4、濾波電容El連接至電源穩(wěn)壓模塊 Ul，電源穩(wěn)壓模塊Ul又與下拉二極管D5、濾波電感L2、濾波電容E2、濾波電
容C1相連接。
本實(shí)用新型在行走電機(jī)控制電路中，電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片U2的腳12為左輪正轉(zhuǎn)信 號(hào)輸入腳，腳10腳為左輪反轉(zhuǎn)信號(hào)輸入腳，腳7為右輪反轉(zhuǎn)信號(hào)輸入腳，腳5為右輪正轉(zhuǎn)信號(hào)輸入腳，腳14為左輪正轉(zhuǎn)控制腳，腳13為左輪反轉(zhuǎn)控制腳，腳 3為右輪正轉(zhuǎn)控制腳，腳2為右輪反轉(zhuǎn)控制腳，腳14連接至上拉二極管D6和下 拉二極管D7 ，腳13連接至上拉二極管D8和下拉二極管D9，腳3連接至上拉二 極管D10和下拉二極管Dll,腳2連接至上拉二極管D12和下拉二極管D13。
本實(shí)用新型在割草電機(jī)控制電路中，主控制芯片的輸出信號(hào)輸入到限流電阻 R12和限流電阻R15，限流電阻R12和限流電阻R15通過(guò)M0S管控制割草電機(jī)。
本實(shí)用新型在信號(hào)處理電路和信號(hào)采集電路中，信號(hào)處理主控芯片U7與紅 外線發(fā)射頭JPIO、 JP12、 JP14、 JP16相連接，紅外線接收管JPll、 JP13、 JP15、 JP20、 JP21、 JP22、 JP23接收紅外線發(fā)射頭JPIO、 JP12、 JP14、 JP16發(fā)出的紅 外線信號(hào)，且紅外線接收管JPll、 JP13、 JP15、 JP20、 JP21、 JP22、 JP23與雙 路模擬開(kāi)關(guān)U5、雙路模擬開(kāi)關(guān)U6、運(yùn)算放大器UIO、信號(hào)處理主控芯片U7相連 接。
本實(shí)用新型在充電信號(hào)發(fā)送電路中，充電器直流電源的輸入腳為接插件 JP1，接插件JP1通過(guò)濾波電容C1、濾波電容C4連接至穩(wěn)壓模塊U1，穩(wěn)壓模塊 U1又與濾波電容C2、濾波電容C5相連接，時(shí)基電路U2與限流電阻R6、三極管 Ql、紅外線發(fā)射管JP2相連接。
本實(shí)用新型在充電信號(hào)采集電路中，接收到的紅外線信號(hào)輸入到運(yùn)算放大器 U9中。
本實(shí)用新型在充電控制電路中，充電器直流電源的輸入腳為接插件JP1，接 插件JP1通過(guò)濾波電容C3、濾波電容C5連接至穩(wěn)壓模塊U1，穩(wěn)壓模塊U1又與 濾波電容C4、濾波電容C6相連接，充電控制芯片U2的腳19接限流電阻R2、三 極管Q2、 MOS管Ql，腳18接限流電阻R5和限流電阻Rl，腳12接電流釆樣電阻R6。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下有益效果1、利用該電路控制系統(tǒng)， 在用戶輸入控制信號(hào)后，割草機(jī)器人自動(dòng)進(jìn)行草坪修剪；當(dāng)紅外線發(fā)射頭發(fā)射的 紅外信號(hào)遇到障礙物時(shí)會(huì)反射回來(lái)，信號(hào)采集電路接收到反射回來(lái)的紅外信號(hào) 后，通知主控芯片發(fā)出相應(yīng)指令，控制行走電機(jī)后退或轉(zhuǎn)向，具有自動(dòng)避障功能。 2、該電路控制系統(tǒng)中的充電信號(hào)發(fā)送電路、返程充電信號(hào)采集電路和充電控制 電路可配合使用，當(dāng)電池電量過(guò)低時(shí)，割草機(jī)器人會(huì)自動(dòng)返程充電。

圖1是本實(shí)用新型的原理框圖。 .圖2是本實(shí)用新型的電路原理圖。
圖3是圖2中電源管理電路的電路原理圖。
圖4是圖2中行走電機(jī)控制電路的電路原理圖。
圖5是圖2中割草電機(jī)控制電路的電路原理圖。
圖6是圖2中信號(hào)處理電路的電路原理圖。
圖7是圖2中主控制芯片的電路原理圖。
圖8是圖2中信號(hào)采集電路的電路原理圖。
圖9是本實(shí)用新型中充電信號(hào)發(fā)送電路的電路原理圖。
圖10是圖2中返程充電信號(hào)采集電路的電路原理圖。
圖11是本實(shí)用新型中充電控制電路的電路原理圖。
具體實(shí)施方式
參見(jiàn)圖1和圖2，本實(shí)施例包括電源管理電路、行走電機(jī)控制電路、割草電 機(jī)控制電路、信號(hào)處理電路、主控制芯片、信號(hào)采集電路、充電信號(hào)發(fā)送電路、 返程充電信號(hào)采集電路、充電控制電路。其中，主控制芯片的輸出端與行走電機(jī) 控制電路、割草電機(jī)控制電路相連，信號(hào)處理電路、電源管理電路、返程充電信 號(hào)采集電路的輸出端與主控制芯片相連，充電控制電路的輸出端與返程充電信號(hào) 采集電路相連，信號(hào)采集電路的輸出端與信號(hào)處理電路相連，充電信號(hào)發(fā)送電路 的輸出端與信號(hào)采集電路相連。
如圖3所示，在電源管理電路中，接插件JPSW是電池直流電源的輸入腳， 使用14. 4V的鋰電池，通過(guò)濾波電感Ll和下拉二極管D4后經(jīng)過(guò)濾波電容El輸 入到電源穩(wěn)壓模塊U1中，輸出穩(wěn)定的5V直流電和校正5V直流電，校正5V直流 電經(jīng)過(guò)下拉二極管D5和濾波電感L2后再通過(guò)濾波電容E2和濾波電容Cl后輸出 5V直流電。
如圖4所示，在行走電機(jī)控制電路中，主控芯片的輸出信號(hào)直接輸入到電機(jī) 驅(qū)動(dòng)芯片U2中，電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片U2的腳12為左輪正轉(zhuǎn)信號(hào)輸入腳，腳10腳為左 輪反轉(zhuǎn)信號(hào)輸入腳，腳7為右輪反轉(zhuǎn)信號(hào)輸入腳，腳5為右輪正轉(zhuǎn)信號(hào)輸入腳， 腳14為左輪正轉(zhuǎn)控制腳，腳13為左輪反轉(zhuǎn)控制腳，腳3為右輪正轉(zhuǎn)控制腳，腳
62為右輪反轉(zhuǎn)控制腳；腳14的控制信號(hào)通過(guò)上拉二極管D6和下拉二極管D7后 直接控制直流電機(jī)正轉(zhuǎn)，腳13的控制信號(hào)通過(guò)上拉二極管D8和下拉二極管D9 后直接控制直流電機(jī)反轉(zhuǎn)，腳3的控制信號(hào)通過(guò)上拉二極管D10和下拉二極管 Dll后直接控制直流電機(jī)反轉(zhuǎn)，腳2的控制信號(hào)通過(guò)上拉二極管D12和下拉二極 管D13后直接控制直流電機(jī)正轉(zhuǎn)。
如圖5所示，在割草電機(jī)控制電路中，主控制芯片的輸出信號(hào)直接輸入到限 流電阻R12和限流電阻R15中，通過(guò)M0S管Q9和Q10分別控制兩個(gè)割草電機(jī)， D14、 E11和D15、 E12分別是兩個(gè)電機(jī)的續(xù)流二極管和保護(hù)電容，用來(lái)保護(hù)兩個(gè) 割草電機(jī)。
如圖6和圖8所示，在信號(hào)處理電路和信號(hào)采集電路中，信號(hào)處理主控芯片 U7通過(guò)限流電阻和PNP型三極管直接控制紅外線發(fā)射頭JPIO、 JP12、 JP14、 JP16 來(lái)發(fā)送普通10K赫茲的紅外線信號(hào)，再由紅外線接收管JPll、 JP13、 JP15、 JP20、 JP21、 JP22、 JP23來(lái)接收紅外線信號(hào)，再通過(guò)雙路模擬開(kāi)關(guān)U5和U6把收到的 紅外線信號(hào)處理后通過(guò)運(yùn)算放大器U10來(lái)把信號(hào)放大，然后直接輸入到信號(hào)處理 主控芯片U7用來(lái)確定碰撞信號(hào)。
如圖9所示，在返程充電信號(hào)發(fā)送電路中，充電器直流電源通過(guò)接插件JP1 直接輸入，通過(guò)濾波電容C1、 C4后輸入到穩(wěn)壓模塊U1中，輸出5V直流電，再 通過(guò)濾波電容C2、 C5后輸出穩(wěn)定的5V直流電；時(shí)基電路U2輸出的38K赫茲的 方波信號(hào)通過(guò)限流電阻R6后控制三極管Ql，通過(guò)三極管Ql控制大功率紅外線 發(fā)射管JP2來(lái)發(fā)送紅外線信號(hào)。
如圖10所示，在返程充電信號(hào)采集電路中，接收到的紅外線信號(hào)直接輸入 到運(yùn)算放大器U9中，通過(guò)放大后直接輸入到主控芯片中，用于根據(jù)紅外線信號(hào) 的方向來(lái)控制割草機(jī)器人返程充電。
如圖11所示，在返程充電電路中的充電控制電路中，充電器直流電源通過(guò) 接插件JP1直接輸入，通過(guò)濾波電容C3、 C5后輸入到穩(wěn)壓模塊Ul中，輸出5V 直流電，再通過(guò)濾波電容C4、 C6后輸出穩(wěn)定的5V直流電；充電控制芯片U2的 腳19通過(guò)限流電阻R2來(lái)控制三極管Q2，通過(guò)三極管Q2來(lái)控制MOS管Ql的工 作，使充電器給割草機(jī)器人充電；充電控制芯片U2的腳18接收限流電阻R5和 Rl分壓后的電壓信號(hào)，用于控制充電器的充電電壓；充電控制芯片U2的腳12接收通過(guò)電流采樣電阻R6后的電流信號(hào)，用于控制充電器的充電電流。
在割草機(jī)工作期間，紅外線發(fā)射頭發(fā)射的紅外信號(hào)遇到障礙物時(shí)會(huì)反射回 來(lái)，反射回來(lái)的紅外信號(hào)被信號(hào)采集電路采集到，再經(jīng)過(guò)信號(hào)處理電路通知主控 芯片前面有障礙物，主控芯片作出相應(yīng)動(dòng)作，控制行走電機(jī)后退、轉(zhuǎn)向，躲避障礙物。
在割草機(jī)工作期間，當(dāng)返程充電信號(hào)采集電路檢測(cè)到電池電壓低于規(guī)定值 (電壓過(guò)低)，會(huì)通知主控芯片回去充電，主控芯片作出相應(yīng)動(dòng)作，關(guān)掉割草電 機(jī)，控制行走電機(jī)走直線回去充電，當(dāng)碰到紅外導(dǎo)航信號(hào)后沿紅外導(dǎo)航信號(hào)回充 電座，待正常充電后，由充電控制電路通知主控芯片機(jī)器正在充電，主控芯片控 制行走電機(jī)停止保持充電狀態(tài)。當(dāng)返程充電信號(hào)采集電路檢測(cè)到電池電壓高于規(guī) 定值(機(jī)器充好電)，會(huì)通知主控芯片充電完成，主控芯片會(huì)控制行走電機(jī)退出 充電座，繼續(xù)工作。
權(quán)利要求1、一種割草機(jī)器人電路控制系統(tǒng)，其特征是包括電源管理電路、行走電機(jī)控制電路、割草電機(jī)控制電路、信號(hào)處理電路、主控制芯片、信號(hào)采集電路、充電信號(hào)發(fā)送電路、返程充電信號(hào)采集電路、充電控制電路，其中，主控制芯片的輸出端與行走電機(jī)控制電路、割草電機(jī)控制電路相連，信號(hào)處理電路、電源管理電路、返程充電信號(hào)采集電路的輸出端與主控制芯片相連，充電控制電路的輸出端與返程充電信號(hào)采集電路相連，信號(hào)采集電路的輸出端與信號(hào)處理電路相連，充電信號(hào)發(fā)送電路的輸出端與信號(hào)采集電路相連。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的割草機(jī)器人電路控制系統(tǒng)，其特征是在電源管理電路中，電池直流電源的輸入腳為接插件JPSW，接插件JPSW通過(guò)濾波電感Ll、下拉二極管D4、濾波電容El連接至電源穩(wěn)壓模塊Ul，電源穩(wěn)壓模塊Ul又與下拉二極管D5、濾波電感L2、濾波電容E2、濾波電容C1相連接。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的割草機(jī)器人電路控制系統(tǒng)，其特征是在行走電機(jī)控制電路中，電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片U2的腳12為左輪正轉(zhuǎn)信號(hào)輸入腳，腳10腳為左輪反轉(zhuǎn)信號(hào)輸入腳，腳7為右輪反轉(zhuǎn)信號(hào)輸入腳，腳5為右輪正轉(zhuǎn)信號(hào)輸入腳，腳14為左輪正轉(zhuǎn)控制腳，腳13為左輪反轉(zhuǎn)控制腳，腳3為右輪正轉(zhuǎn)控制腳，腳2為右輪反轉(zhuǎn)控制腳，腳14連接至上拉二極管D6和下拉二極管D7 ,腳13連接至上拉二極管D8和下拉二極管D9 ，腳3連接至上拉二極管D10和下拉二極管Dl 1 ，腳2連接至上拉二極管D12和下拉二極管D13。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的割草機(jī)器人電路控制系統(tǒng)，其特征是在割草電機(jī)控制電路中，主控制芯片的輸出信號(hào)輸入到限流電阻R12和限流電阻R15，限流電阻R12和限流電阻R15通過(guò)M0S管控制割草電機(jī)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的割草機(jī)器人電路控制系統(tǒng)，其特征是在信號(hào)處理電路和信號(hào)采集電路中，信號(hào)處理主控芯片U7與紅外線發(fā)射頭JPIO、 JP12、JP14、 JP16相連接，紅外線接收管JPll、 JP13、 JP15、 JP20、 JP21、 JP22、 JP23接收紅外線發(fā)射頭JPIO、 JP12、 JP14、 JP16發(fā)出的紅外線信號(hào)，且紅外線接收管JPll、 JP13、 JP15、 JP20、 JP21、 JP22、 JP23與雙路模擬開(kāi)關(guān)U5、雙路模擬開(kāi)關(guān)U6、運(yùn)算放大器UIO、信號(hào)處理主控芯片U7相連接。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的割草機(jī)器人電路控制系統(tǒng)，其特征是在充電信號(hào)發(fā)送電路中，充電器直流電源的輸入腳為接插件JP1，接插件JP1通過(guò)濾波電容C1、濾波電容C4連接至穩(wěn)壓模塊U1，穩(wěn)壓模塊U1又與濾波電容C2、濾波電容C5相連接，時(shí)基電路U2與限流電阻R6、三極管Q1、紅外線發(fā)射管JP2相連接。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的割草機(jī)器人電路控制系統(tǒng)，其特征是在充電信號(hào)采集電路中，接收到的紅外線信號(hào)輸入到運(yùn)算放大器U9中。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的割草機(jī)器人電路控制系統(tǒng)，其特征是在充電控制電路中，充電器直流電源的輸入腳為接插件JP1，接插件JP1通過(guò)濾波電容C3、濾波電容C5連接至穩(wěn)壓模塊Ul，穩(wěn)壓模塊Ul又與濾波電容C4、濾波電容C6相連接，充電控制芯片U2的腳19接限流電阻R2、三極管Q2、 M0S管Q1，腳18接限流電阻R5和限流電阻Rl，腳12接電流采樣電阻R6。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的割草機(jī)器人電路控制系統(tǒng)，其特征是在用戶控制和顯示面板電路中，按鍵SW1和限流電阻R15兩端加載VDD直流電，中心腳通過(guò)接插件JP1接到主控制芯片，按鍵SW2和限流電阻R16兩端加載VDD直流電，中心腳通過(guò)接插件JP1接到主控制芯片，按鍵SW3和限流電阻R17兩端加載VDD直流電，中心腳通過(guò)接插件JP1接到主控制芯片上，顯示面板上的六個(gè)LED接至接插件JP1，三位數(shù)碼管U2通過(guò)限流電阻R1 R8接輸出芯片Ul。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種割草機(jī)器人。其包括電源管理電路、行走電機(jī)控制電路、割草電機(jī)控制電路、信號(hào)處理電路、主控制芯片、信號(hào)采集電路、充電信號(hào)發(fā)送電路、返程充電信號(hào)采集電路、充電控制電路，主控制芯片的輸出端與行走電機(jī)控制電路、割草電機(jī)控制電路相連，信號(hào)處理電路、電源管理電路、返程充電信號(hào)采集電路的輸出端與主控制芯片相連，充電控制電路的輸出端與返程充電信號(hào)采集電路相連，信號(hào)采集電路的輸出端與信號(hào)處理電路相連，充電信號(hào)發(fā)送電路的輸出端與信號(hào)采集電路相連。該機(jī)器人輸入控制信號(hào)后自動(dòng)進(jìn)行草坪修剪，并利用紅外線技術(shù)設(shè)定待割草區(qū)域，啟動(dòng)后在指定區(qū)域內(nèi)工作，自動(dòng)避開(kāi)障礙，自動(dòng)返程充電，勞動(dòng)強(qiáng)度小、功耗低、污染小。
文檔編號(hào)A01D34/00GK201402412SQ2009200050
公開(kāi)日2010年2月10日 申請(qǐng)日期2009年2月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月12日
發(fā)明者金士正 申請(qǐng)人:金士正