掃地機(jī)器人電路板設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)

智能型機(jī)器人設(shè)計(jì)之初是專(zhuān)注于解決家庭環(huán)境的清掃，而隨著智能型機(jī)器人研究與應(yīng)用的進(jìn)展與發(fā)現(xiàn)，智能型機(jī)器人突破了專(zhuān)注于家庭清掃的瓶頸，面向高端場(chǎng)所，在很多大規(guī)模的場(chǎng)所都有著廣泛的應(yīng)用。實(shí)際上，智能型機(jī)器人是一種智能化的高科技技術(shù)領(lǐng)域的產(chǎn)品，其借助超聲波仿生技術(shù)，在黑暗的環(huán)境下也可以很好地規(guī)避障礙物，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、強(qiáng)力清掃。相對(duì)于普通的清掃機(jī)器來(lái)說(shuō)，清掃力強(qiáng)，更加便捷，更有效地實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，功能更加強(qiáng)大。

一、智能掃地機(jī)器人的基本工作原理

1.1控制鍵盤(pán)的工作原理

智能型清掃機(jī)器人的控制鍵盤(pán)大多設(shè)計(jì)有六個(gè)常用的控制鍵，這些控制鍵形成了三乘二式的結(jié)構(gòu)，通過(guò)一些平行的列線連接。當(dāng)這些控制鍵中有一些沒(méi)有打開(kāi)時(shí)，列線上的電阻就會(huì)起作用，控制鍵盤(pán)線路的正常運(yùn)行，也就使得鍵盤(pán)在使用時(shí)不會(huì)起到作用。只有鍵盤(pán)上的控制鍵完全按照要求打開(kāi)時(shí)，才能夠發(fā)揮鍵盤(pán)對(duì)智能型清掃機(jī)器人的控制作用。

1.2驅(qū)動(dòng)電機(jī)的工作原理

驅(qū)動(dòng)電機(jī)的主要供電裝置是直流型電動(dòng)機(jī)，直流型電機(jī)具有良好的線性調(diào)速特性以及優(yōu)異的控制動(dòng)態(tài)特性，可以高效率地實(shí)現(xiàn)對(duì)智能型清掃機(jī)器人的供電。在其中還有主動(dòng)輪裝置，這一裝置主要是指設(shè)置在兩側(cè)的左輪與右輪，以及前方位置的從動(dòng)輪轉(zhuǎn)向輪。這些主動(dòng)輪以及從動(dòng)輪都是驅(qū)動(dòng)電機(jī)的運(yùn)作的主要部分，通過(guò)這些主動(dòng)輪、以及從動(dòng)輪的運(yùn)轉(zhuǎn)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)智能型掃地機(jī)器人的前進(jìn)、后退以及轉(zhuǎn)向的方向的智能化調(diào)控。

1.3吸塵裝置的工作原理

吸塵裝置的供電也是由直流電機(jī)實(shí)現(xiàn)的，其中應(yīng)用了MOS管壓控軟件以及MOS驅(qū)動(dòng)晶體管，這些被應(yīng)用的軟件管以及晶體管的漏極與電機(jī)主回路相連接，來(lái)對(duì)吸塵裝置的功率進(jìn)行調(diào)控，在需要大功率清掃的位置上，提高智能型清掃機(jī)器人的清掃功率，不太需要強(qiáng)力清掃的位置可以調(diào)換小功率清掃，實(shí)現(xiàn)智能化功率的清掃。

二、智能掃地機(jī)器人的主要系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

2.1主控系統(tǒng)的具體方案設(shè)計(jì)

主控系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)包括硬件方面設(shè)計(jì)與軟件方面設(shè)計(jì)。軟件方面的設(shè)計(jì)主要是應(yīng)用智能軟件算法，讓智能型掃地機(jī)器人可以根據(jù)系統(tǒng)內(nèi)的算法，記憶障礙物的位置，適時(shí)地避開(kāi)障礙物，完成清掃工作。硬件方面的方案設(shè)計(jì)主要對(duì)中斷源，切換口、控制通道、程序存儲(chǔ)裝置等進(jìn)行設(shè)計(jì)，智能型掃地機(jī)器人的主控系統(tǒng)需要多個(gè)必須的中斷源，采用的是PWM控制通道，還采用可串行的通訊口，便于智能型掃地機(jī)器人在內(nèi)部存儲(chǔ)方面進(jìn)行有限的升級(jí)。在實(shí)際的方案設(shè)計(jì)上還考慮到主控系統(tǒng)的單片機(jī)的性能問(wèn)題，采用國(guó)內(nèi)外質(zhì)量較高的Freescale企業(yè)設(shè)計(jì)的單片機(jī)，使得主控系統(tǒng)的性能得到更大范圍的優(yōu)化。

2.2驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的具體方案設(shè)計(jì)

對(duì)于智能型掃地機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)，國(guó)內(nèi)外大多采用了無(wú)刷直流電機(jī)以及永磁無(wú)刷電動(dòng)機(jī)這兩種裝置來(lái)具體設(shè)計(jì)智能型掃地機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。而在實(shí)際的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，還針對(duì)無(wú)刷直流電機(jī)進(jìn)行適當(dāng)?shù)木€路改進(jìn)，使得無(wú)刷直流電機(jī)能夠利用自身的數(shù)字處理器、微型處理器等更好地控制調(diào)節(jié)電路。

2.3傳感器系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)

傳感器是智能型掃地機(jī)器人的設(shè)計(jì)中相對(duì)重要的內(nèi)容，智能型機(jī)器人就是憑借著傳感器來(lái)感知外界的變化，以及根據(jù)變化來(lái)判斷并開(kāi)展下步程序的運(yùn)行。傳感器系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)包括對(duì)紅外傳感器、感知以及接受傳感器、超聲波傳感器等的設(shè)計(jì)與合理化安裝。在具體的設(shè)計(jì)方案上，大多會(huì)考慮以下幾點(diǎn)：一是這些傳感器的抗干擾的能力，二是傳感器的穩(wěn)定性能，三是傳感器的精密度。

2.4部分子系統(tǒng)的具體方案設(shè)計(jì)

遙控子系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)：遙控子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要體現(xiàn)在對(duì)智能型掃地機(jī)器人的接收芯片的設(shè)計(jì)，在機(jī)器人的上方設(shè)置有四個(gè)紅外芯片，來(lái)接收相關(guān)所需要吸引到的信號(hào)。在紅外線的芯片設(shè)計(jì)端還設(shè)置有統(tǒng)一化的編碼格式。這些格式不僅可以讓智能型機(jī)器人在功能的實(shí)現(xiàn)上可以更加自動(dòng)化，讓格式可以更好地為功能的自定義的實(shí)現(xiàn)提供必要性的支持，還使得智能型清掃機(jī)器人在實(shí)際的工作中，更加便捷實(shí)現(xiàn)必須的前進(jìn)、轉(zhuǎn)向、后退、以及閃退等功能。

鍵盤(pán)顯示方面的子系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)：鍵盤(pán)的顯示方面的方案設(shè)計(jì)主要包含兩個(gè)部分的內(nèi)容：一是鍵盤(pán)的功能設(shè)計(jì)，二是鍵盤(pán)的外觀精度等的設(shè)計(jì)。智能型清掃機(jī)器人的鍵盤(pán)功能設(shè)計(jì)主要有以下幾個(gè)內(nèi)容，一是可以實(shí)時(shí)顯示目前的時(shí)間、日期等信息，二是控制智能型清掃機(jī)器人的運(yùn)行路徑，讓智能型清掃機(jī)器人在更需要的地方進(jìn)行清掃。

結(jié)語(yǔ)

智能型掃地機(jī)器人是目前機(jī)器人發(fā)展研究廣泛的代表之一，其具體的工作原理大致涉及控制鍵盤(pán)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、吸塵裝置等，而針對(duì)其有關(guān)的系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)包括部分子系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)、主控系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)、傳感器與驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)等。在實(shí)際的智能型掃地機(jī)器人研究中，還有一部分需要優(yōu)化和改進(jìn)，這樣才能夠使智能型掃地機(jī)器人得到更廣泛的應(yīng)用。

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