本實(shí)用新型涉及一種機(jī)器控制系統(tǒng)，尤其涉及扒谷機(jī)器人的控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

扒谷機(jī)是一種農(nóng)用機(jī)械設(shè)備，廣泛用于散糧收裝倒倉、糧庫使用時(shí)與輸送機(jī)配合還可以堆囤、裝車?，F(xiàn)有的扒谷機(jī)大多數(shù)都包括機(jī)架、驅(qū)動電機(jī)，機(jī)架上設(shè)有輸送裝置，輸送裝置的上端設(shè)有出料口，下端設(shè)有進(jìn)料端，機(jī)架的底部設(shè)有行走機(jī)構(gòu)。

申請?zhí)枮镃N 203545174 U的實(shí)用新型專利《扒谷機(jī)》，公開了一種扒谷機(jī)，包括機(jī)架，所述機(jī)架上設(shè)有行走機(jī)構(gòu)、輸送裝置以及驅(qū)動電機(jī)，所述輸送裝置包括設(shè)于機(jī)架上端的主動傳動滾筒、設(shè)于機(jī)架下端的從動傳動滾筒以及繞于主動傳動滾筒與從動傳動滾筒上的輸送帶，機(jī)架上設(shè)置防護(hù)罩，可有效避免粉塵飛揚(yáng)。然而，該扒谷機(jī)的行走、轉(zhuǎn)向和啟動停止都是在人為操作下完成的，工作效率相對較低，糧食在出入倉輸送過程中不可避免地產(chǎn)生大量粉塵，作業(yè)現(xiàn)場塵土飛揚(yáng)，工作環(huán)境差，給作業(yè)人員的身體健康造成危害，此外，扒谷機(jī)應(yīng)該避免碰觸到糧倉內(nèi)的墻壁、地上的通風(fēng)籠，并且能夠區(qū)分糧堆和障礙物，并精確感知其距離。因此，急需一種能夠減少工作環(huán)境對員工人體傷害的無需現(xiàn)場操作的自動扒谷機(jī)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述問題，本實(shí)用新型提供了一種扒谷機(jī)器人控制系統(tǒng)，包括扒谷機(jī)器人及其控制系統(tǒng)，所述扒谷機(jī)器人包括機(jī)架，所述機(jī)架上設(shè)有自行走機(jī)構(gòu)、扒谷輸送裝置以及驅(qū)動電機(jī)。

所述控制系統(tǒng)包括主控制板、環(huán)境監(jiān)測傳感系統(tǒng)以及手持設(shè)備；所述主 控制板分別與所述環(huán)境監(jiān)測傳感系統(tǒng)、所述手持設(shè)備相連；

所述主控制板設(shè)置在扒谷機(jī)器人內(nèi)，所述環(huán)境監(jiān)測傳感器設(shè)置在扒谷機(jī)器人的機(jī)架上，所述手持設(shè)備在倉外，用于幫助場外人員遠(yuǎn)程監(jiān)控糧倉內(nèi)的扒谷機(jī)器人；

所述主控制板接收所述環(huán)境監(jiān)測傳感系統(tǒng)的信號；

所述手持設(shè)備與主控制板進(jìn)行信號的收發(fā)；

所述自行走機(jī)構(gòu)、扒谷輸送裝置與驅(qū)動電機(jī)與所述主控制板相連，并與其進(jìn)行信號的收發(fā)，執(zhí)行所述主控制板的命令。

所述環(huán)境監(jiān)測傳感系統(tǒng)包括測距模塊、金屬探測模塊、溫濕度測試模塊、聲光報(bào)警模塊。所述測距模塊設(shè)置在扒谷機(jī)器人的機(jī)架上，用于監(jiān)測扒谷機(jī)器人周圍的糧食堆放情況。所述金屬探測模塊設(shè)置在扒谷機(jī)器人自行走機(jī)構(gòu)底盤上，用于探測扒谷機(jī)器人是否接近倉庫里的金屬地籠，使得扒谷機(jī)可以避開地籠。所述溫濕度測試模塊設(shè)置在扒谷機(jī)器人機(jī)架上，用于檢測扒谷機(jī)器人工作環(huán)境中的溫度和濕度。溫濕度測試模塊可以通過測試扒谷機(jī)器人工作環(huán)境，及時(shí)向主控制板發(fā)送信號，使得主控制板能夠及時(shí)做出反應(yīng)、防止溫度過高而濕度較低時(shí)引起的火災(zāi)。

所述手持設(shè)備包括控制芯片、手持設(shè)備電源模塊、報(bào)警模塊、顯示屏、手持設(shè)備無線通信模塊、手持設(shè)備LED指示模塊、手持設(shè)備電源模塊、操縱模塊。所述電源模塊包括手持設(shè)備電源、手持設(shè)備電源檢測電路、手持設(shè)備電源保護(hù)電路。

所述手持設(shè)備電源為直流電池；所述電源檢測電路用于調(diào)節(jié)輸出并檢測電源電壓，所述電源保護(hù)電路包括二極管及保險(xiǎn)絲，用于防反接、浪涌及大電流保護(hù)，電源檢測電路實(shí)時(shí)監(jiān)測電池使用情況以便使用人員實(shí)時(shí)更換電池或充電。

所述控制芯片為MCU芯片，所述報(bào)警模塊、顯示屏、手持設(shè)備無線通信模塊、手持設(shè)備LED指示模塊、手持設(shè)備電源檢測電路、手持設(shè)備電源保護(hù)電路、操縱模塊分別通過IO接口與控制芯片相連。

所述無線通信模塊用于在手持設(shè)備和扒谷機(jī)器人主控制板之間進(jìn)行通 信。

所述操縱模塊用于按照控制需求通過按鍵和搖桿控制扒谷機(jī)器人前行、停止、關(guān)機(jī)、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)，其指令通過無線通信模塊發(fā)送。

所述顯示屏可以顯示倉庫內(nèi)紅外攝像頭的監(jiān)控畫面。

所述控制系統(tǒng)還包括串口通信模塊、無線通信模塊和電源模塊。所述串口通信模塊一端與所述主控制板相連，一端與電機(jī)控制板相連；主要完成控制系統(tǒng)與電機(jī)控制板之間的數(shù)據(jù)交換以及相關(guān)控制指令的傳輸。

所述無線通信模塊與所述主控制板相連，所述手持設(shè)備通過所述無線通信模塊與主控制板通信。所述無線通信模塊通過網(wǎng)絡(luò)將扒谷機(jī)器人工作狀況發(fā)送給倉外手持設(shè)備；通過實(shí)時(shí)地將信息發(fā)送給倉外的工作人員，使得工作人員實(shí)時(shí)掌握扒谷機(jī)器人的工作情況并及時(shí)進(jìn)行人工介入、取走地籠等操作，遇到其他緊急情況可以及時(shí)通過外部無線遙控設(shè)備關(guān)閉扒谷機(jī)。

所述電源模塊包括電源、電源調(diào)理電路和防浪涌保護(hù)電路。所述電源為24VDC電源，通過電源調(diào)理電路后分別得到可供MCU和外圍模塊使用的5.0VDC和3.3VDC電壓電源。MCU通過檢測電源電壓的穩(wěn)定程度來判斷電源供電是否正常。

所述防浪涌保護(hù)電路用于防止反接對電路的傷害，包括TVS二極管和自恢復(fù)保險(xiǎn)絲。所述TVS二極管其可防止浪涌和靜電對電路的傷害，所述自恢復(fù)保險(xiǎn)絲可防止后續(xù)電路出現(xiàn)故障時(shí)對前面電源電路以及控制電路的傷害。

所述控制系統(tǒng)還包括繼電器控制模塊和LED指示模塊，所述繼電器模塊主要用來控制外部需要較高電壓供電的設(shè)備，比如在扒谷機(jī)器人上添加聲光報(bào)警設(shè)備，倉外工作人員可以通過觀察/聽到聲光報(bào)警信號來判斷機(jī)器人是否工作過程中接近地籠或行進(jìn)到谷倉盡頭等信息。

所述LED指示模塊，用于判斷控制系統(tǒng)的工作是否正常，以及通過指示燈的亮滅判斷控制系統(tǒng)的故障。

所述控制系統(tǒng)還留有冗余接口，用于后續(xù)功能的增加。

所述測距模塊為超聲波探測器組件。所述超聲波探測器組件包括：超聲波探測器模塊、超聲波探測器控制板、殼體以及轉(zhuǎn)接件。所述轉(zhuǎn)接件一端通 過螺栓鎖緊扒谷機(jī)，另一端連接殼體。所述超聲波探測器模塊焊接在所述探測器控制板上，所述探測器控制板固定在殼體內(nèi)部。

所述超聲波探測組件在扒谷機(jī)前、左、右側(cè)各安裝一組，一組為兩個(gè)，兩個(gè)超聲波探測器模塊需安裝要求在一條鉛垂線上，兩個(gè)探測器間距10cm。

所述無線通信模塊采用無線信號傳輸，優(yōu)選地，所述無線通信模塊選取2.4G吸盤天線直接吸附在扒谷機(jī)機(jī)架前端。

所述金屬探測器組件包括：金屬探測器模塊和轉(zhuǎn)接件。所述轉(zhuǎn)接件一端通過螺栓鎖緊扒谷機(jī)機(jī)架，另一端固定金屬探測器模塊。所述金屬探測器組件在扒谷機(jī)左、右各安裝一個(gè)金屬探測器，離地高度10cm。所述金屬探測器模塊通過接插件與控制主板連接。

優(yōu)選地，本實(shí)用新型的超聲波測距傳感器采用深圳導(dǎo)向技術(shù)公司的KS103.KS10R型號；金屬探測器采用惠州?？茩C(jī)械設(shè)備有限公司的常開NPN型電感式接近開關(guān)或非接觸式金屬檢測接近傳感器。手持設(shè)備的顯示屏采用2.4寸TFT液晶屏。主控制板MCU采用TI品牌MSP430G2553IPW28R型號；操縱模塊的控制搖桿采用JoyStick Shield V1。

本實(shí)用新型分別提供了一種扒谷機(jī)器人的控制系統(tǒng)，通過將信號發(fā)送至手持設(shè)備，并通過傳感器配合主控制板進(jìn)行智能操作與遠(yuǎn)程操控，只在有問題時(shí)觸發(fā)報(bào)警需要人工介入，能夠解決扒谷機(jī)作業(yè)環(huán)境惡劣造成工作人員身體傷害的問題，提高了生產(chǎn)力，極大節(jié)省了人力物力。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型的扒谷機(jī)器人控制系統(tǒng)連接示意圖；

圖2是本實(shí)用新型的控制系統(tǒng)的電路連接框圖；

圖3是本實(shí)用新型的手持設(shè)備的電路連接框圖。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，本實(shí)施例的扒谷機(jī)器人控制系統(tǒng)，包括扒谷機(jī)器人及其控制系統(tǒng)，其中，扒谷機(jī)器人包括機(jī)架，該機(jī)架上設(shè)有自行走機(jī)構(gòu)、扒谷輸送 裝置以及驅(qū)動電機(jī)。

控制系統(tǒng)包括主控制板1、環(huán)境監(jiān)測傳感系統(tǒng)2以及手持設(shè)備3；主控制板1分別與環(huán)境監(jiān)測傳感系統(tǒng)2、所述手持設(shè)備3相連。

主控制板1接收環(huán)境監(jiān)測傳感系統(tǒng)2的信號；

手持設(shè)備3與主控制板1進(jìn)行信號的收發(fā)，并控制扒谷機(jī)器人；

所述自行走機(jī)構(gòu)、扒谷輸送裝置與驅(qū)動電機(jī)與所述主控制板相連，并與其進(jìn)行信號的收發(fā)，執(zhí)行所述主控制板的命令。

主控制板1設(shè)置在扒谷機(jī)器人內(nèi)，環(huán)境監(jiān)測傳感系統(tǒng)2的傳感器設(shè)置在扒谷機(jī)器人的機(jī)架上，其監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)送至主控制板1，手持設(shè)備3在倉外，供場外人員遠(yuǎn)程監(jiān)控糧倉內(nèi)的扒谷機(jī)器人。

如圖2所示，環(huán)境監(jiān)測傳感系統(tǒng)2的設(shè)備與主控制板1的相應(yīng)接口相連；手持設(shè)備3與主控制板1通過無線通信模塊5相連。

其中，環(huán)境監(jiān)測傳感系統(tǒng)2包括若干測距模塊21、金屬探測模塊23、溫濕度測試模塊22、聲光報(bào)警模塊24。測距模塊21的測距傳感器設(shè)置在扒谷機(jī)器人的機(jī)架上，其信號發(fā)送至主控制板1，用于監(jiān)測扒谷機(jī)器人周圍的糧食堆放情況。金屬探測模塊23的探測傳感器設(shè)置在扒谷機(jī)器人自行走機(jī)構(gòu)底盤上，其信號發(fā)送至主控制板1和手持設(shè)備3，用于探測扒谷機(jī)器人是否接近倉庫里的金屬地籠，必要時(shí)觸發(fā)聲光報(bào)警模塊24，使得扒谷機(jī)可以避開地籠或由工作人員手動操作解決問題。溫濕度測試模塊22的溫濕度傳感器設(shè)置在扒谷機(jī)器人機(jī)架上，其信號發(fā)送至主控制板1和手持設(shè)備3，用于檢測扒谷機(jī)器人工作環(huán)境中的溫度和濕度。

溫濕度測試模塊22可以通過測試扒谷機(jī)器人工作環(huán)境，及時(shí)向主控制板1發(fā)送信號，使得主控制板1能夠及時(shí)做出反應(yīng)、防止溫度過高而濕度較低時(shí)引起的火災(zāi)。

本實(shí)施例的控制系統(tǒng)還包括串口通信模塊4、無線通信模塊5和電源模塊6；

串口通信模塊4一端與所述主控制板相連，一端與所述驅(qū)動電機(jī)的控制板相連，用于完成控制系統(tǒng)與驅(qū)動電機(jī)控制板之間的數(shù)據(jù)交換以及相關(guān)控制 指令的傳輸；

無線通信模塊5與主控制板1相連，無線通信模塊5通過網(wǎng)絡(luò)將扒谷機(jī)器人工作狀況發(fā)送給倉外的手持設(shè)備3；倉外的工作人員通過手持設(shè)備3，可實(shí)時(shí)掌握扒谷機(jī)器人的工作情況并及時(shí)進(jìn)行人工介入、取走地籠等操作，遇到其他緊急情況可以及時(shí)通過外部無線遙控設(shè)備關(guān)閉扒谷機(jī)。

電源模塊6包括電源61、電源調(diào)理電路62、電源檢測電路63和防浪涌保護(hù)電路64。電源61為24VDC電源，通過電源調(diào)理電路62后分別得到可供主控制板1的芯片和外圍模塊使用的5.0VDC和3.3VDC電壓電源。電源檢測電路63用于測試電源電壓，防止對設(shè)備的傷害。防浪涌保護(hù)電路64包括TVS二極管和自恢復(fù)保險(xiǎn)絲，其中TVS二極管其可防止浪涌和靜電對電路的傷害，自恢復(fù)保險(xiǎn)絲可防止后續(xù)電路出現(xiàn)故障時(shí)對前面電源電路以及控制電路的傷害。

控制系統(tǒng)還包括繼電器控制模塊7和LED指示模塊8，繼電器控制模塊7主要用來控制外部需要較高電壓供電的設(shè)備，比如在扒谷機(jī)器人上添加聲光報(bào)警設(shè)備，倉外工作人員可以通過觀察/聽到聲光報(bào)警信號來判斷機(jī)器人是否工作過程中接近地籠或行進(jìn)到谷倉盡頭等信息。LED指示模塊8，用于判斷控制系統(tǒng)的工作是否正常，以及通過指示燈的亮滅判斷控制系統(tǒng)的故障。

本實(shí)施例的控制系統(tǒng)還留有冗余接口，用于后續(xù)功能的增加。

本實(shí)施例的扒谷機(jī)器人控制系統(tǒng)，其主控制板內(nèi)設(shè)置有自操作流程，減少了人工參與，提高了扒谷機(jī)器人的智能化和信息化程度，解決了目前扒谷機(jī)器人每項(xiàng)活動都需要人工操控的問題。

如圖3所示，手持設(shè)備3包括控制芯片31、手持設(shè)備電源模塊32、操縱模塊33、顯示屏34、報(bào)警模塊35、手持設(shè)備LED指示模塊36、手持設(shè)備無線通信模塊37。

其中，控制芯片31為MCU芯片，操縱模塊33、顯示屏34、報(bào)警模塊35、手持設(shè)備LED指示模塊36、手持設(shè)備無線通信模塊37分別通過IO接口與控制芯片31相連。

手持設(shè)備電源模塊32包括手持設(shè)備電源、手持設(shè)備電源檢測電路、手持 設(shè)備電源保護(hù)電路。

手持設(shè)備3采用電池供電，手持設(shè)備電源為供電電壓為3.3V或5V的直流電源；其中，手持設(shè)備電源保護(hù)電路上設(shè)計(jì)有防反接、浪涌及大電流保護(hù)的電路，此為現(xiàn)有技術(shù)中，不再贅述。手持設(shè)備電源檢測電路用于實(shí)時(shí)監(jiān)測電池使用情況以便使用人員實(shí)時(shí)更換電池或充電。

操縱模塊33用于按照控制需求通過按鍵和搖桿控制扒谷機(jī)器人前行、停止、關(guān)機(jī)、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)，其指令通過無線通信模塊發(fā)送。

顯示屏34用于顯示倉庫內(nèi)紅外攝像頭的監(jiān)控畫面。

報(bào)警模塊35用于顯示扒谷機(jī)器人的報(bào)障情況，并通過手持設(shè)備LED指示模塊36的LED燈閃爍等設(shè)置通知工作人員手工解決現(xiàn)場問題。

手持設(shè)備無線通信模塊37用于在手持設(shè)備3和扒谷機(jī)器人主控制板1之間進(jìn)行通信.操縱模塊33用于按照控制需求通過按鍵和搖桿控制扒谷機(jī)器人前行、停止、關(guān)機(jī)、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)，其指令通過無線通信模塊37發(fā)送至扒谷機(jī)器人的主控制板1。

在實(shí)際工作中，本實(shí)施例的設(shè)備安裝參考如下：

測距模塊21為超聲波探測器組件。該超聲波探測器組件包括：超聲波探測器模塊、超聲波探測器控制板、殼體以及轉(zhuǎn)接件。該轉(zhuǎn)接件一端通過螺栓鎖緊扒谷機(jī)，另一端連接殼體。該超聲波探測器模塊焊接在探測器控制板上，探測器控制板固定在殼體內(nèi)部，該殼體滿足IP6X的防塵要求。

超聲波探測組件在扒谷機(jī)前、左、右側(cè)機(jī)架上各安裝一組，一組為兩個(gè)，兩個(gè)超聲波探測器模塊需安裝要求在機(jī)架上的一條鉛垂線上，兩個(gè)探測器間距10cm。

無線通信模塊5采用無線信號傳輸，優(yōu)選地，無線通信模塊選取2.4G吸盤天線直接吸附在扒谷機(jī)機(jī)架前端。

金屬探測器組件包括：金屬探測器模塊和轉(zhuǎn)接件。轉(zhuǎn)接件一端通過螺栓鎖緊扒谷機(jī)機(jī)架，另一端固定金屬探測器模塊。金屬探測器組件在扒谷機(jī)左、右各安裝一個(gè)金屬探測器，離地高度10cm。金屬探測器模塊通過接插件與控制主板連接。

本實(shí)施例中的超聲波測距傳感器采用深圳導(dǎo)向技術(shù)公司的KS103.KS10R型號；金屬探測器采用惠州?？茩C(jī)械設(shè)備有限公司的常開NPN型電感式接近開關(guān)或非接觸式金屬檢測接近傳感器。手持設(shè)備的顯示屏采用2.4寸TFT液晶屏。主控制板MCU采用TI品牌MSP430G2553IPW28R型號；操縱模塊的控制搖桿采用JoyStick Shield V1。

本實(shí)施例的設(shè)計(jì)方式，通過將信號發(fā)送至手持設(shè)備，進(jìn)行遠(yuǎn)程操控，只在有問題時(shí)觸發(fā)報(bào)警需要人工介入，解決了當(dāng)前扒谷機(jī)器人人工介入時(shí)間長、特殊工作環(huán)境對于人體損害程度大的問題。同時(shí)，增加了溫濕度探測和報(bào)警功能，能夠第一時(shí)間預(yù)防火災(zāi)的發(fā)生，出現(xiàn)機(jī)器卡死的情況也能快速通知倉庫外人員，提高了扒谷機(jī)器人的信息化程度和智能化水平，符合當(dāng)前智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展需求，具有較好的市場價(jià)值。

以上所述并非對本實(shí)用新型的技術(shù)范圍作任何限制，故凡是依照本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所做的任何細(xì)微修改、等同變化與修飾，均仍屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的范圍內(nèi)。