微型無纜游動機器人的轉向控制系統技術方案

本發明專利技術公開了一種微型無纜游動機器人的轉向控制系統，包括位于機器人機身兩側并與機身鉸連接的側鰭、驅動側鰭的壓電陶瓷堆疊、位于側鰭上的微型壓力傳感器、位于側鰭與機身鉸接處的微型光電編碼器、位于機身內部的單片機控制器和內部射頻收發器，還包括獨立于機身外部的外部射頻收發器、單片機主控器和軌跡記錄器；單片機控制器、內部射頻收發器、驅動電源、壓電陶瓷堆疊依次導線連接，單片機控制器還分別與微型壓力傳感器、光電編碼器導線連接，外部射頻收發器、單片機主控器和軌跡記錄器依次導線連接；外部射頻收發器和內部射頻收發器通過無線信號連接。本發明專利技術能夠使游動機器人的轉向得到靈活控制，機器人的整體控制性能穩定，具有實用性。

【技術實現步驟摘要】
【專利說明】
本專利技術涉及微型機器人的
，特別是涉及一種無纜游動機器人的轉向控制系統。【
技術介紹
】微型游動機器人是目前世界范圍內的一個研究熱點，各研究機構組織從多個不同的驅動原理角度進行研究，已有很大的發展。日本名古屋大學科研人員設計了一種可在血管中游動的機器人，利用超磁致伸縮雙曲片作為機器人的尾鰭，對超磁致伸縮雙曲片進行磁場能量的變換，可以控制機器人在液體中進行游動，這種游動機器人沒有電纜線，屬于無纜控制。但這只是一種功能單一的機器人結構，還沒有完善的轉向系統，實用價值不高，仍需要對包括轉向調整在內的控制系統進行開發設計。【
技術實現思路
】本專利技術的目的就是解決現有采用超磁致伸縮雙曲片作為尾鰭的無纜游動機器人換向控制性能低的問題，提出一種微型無纜游動機器人的轉向控制系統，能夠使游動機器人的轉向得到靈活控制，機器人的整體控制性能穩定，具有實用性。為實現上述目的，本專利技術提出了一種微型無纜游動機器人的轉向控制系統，包括位于機器人機身兩側并與機身鉸連接的側鰭、驅動側鰭的壓電陶瓷堆疊、位于側鰭上的微型壓力傳感器、位于側鰭與機身鉸接處的微型光電編碼器、位于機身內部的單片機控制器和內部射頻收發器，還包括獨立于機身外部的外部射頻收發器、單片機主控器和軌跡記錄器；所述單片機控制器、內部射頻收發器、驅動電源、壓電陶瓷堆疊依次導線連接，所述單片機控制器還分別與微型壓力傳感器、光電編碼器導線連接，所述外部射頻收發器、單片機主控器和軌跡記錄器依次導線連接；所述外部射頻收發器和所述內部射頻收發器通過無線信號連接。作為優選，所述壓力傳感器可為應變片，所述應變片粘貼在所述側鰭的表面，通過對側鰭受液體的沖擊彎折程度的檢測，可以計算出液體與機器人之間的相對速度。微型機器人在一些特定的管路(如人體血管)中進行游動時，復雜的管路結構會使機器人的導向操作困難，但是這些管路是有相對穩定的結構形狀的，所以可以對初次進入的管路中機器人的運動軌跡進行跟蹤，方便后續的操作；諸如人體中血液等可視度較低的液體，通過攝像裝置對機器人進行軌跡記錄可行性不高，為解決這一問題，本專利技術所采用的技術方案是通過與單片機主控器相連的軌跡記錄器進行機器人的軌跡記錄，具體是通過單片機主控器收集機身兩側的側鰭位姿信號即光電編碼器信號和機身相對運動速度信號即微型壓力傳感器信號，導入到軌跡記錄器進行計算，便可以得知機器人在管路中的運動軌跡。本專利技術的有益效果:本專利技術通過將微型游動機器人的機身兩側設置側鰭，設置傳感器進行信號采集和換算，并通過分別位于機身內外的射頻收發器進行信號傳輸，使機身的轉向得到靈活控制，通過對機器人的軌跡進行記錄，可以使后續二次行駛相同管路的轉向控制操作更加靈活簡便。本專利技術的特征及優點將通過實施例結合附圖進行詳細說明。【【附圖說明】】圖1是本專利技術微型無纜游動機器人的轉向控制系統的結構框圖；圖2是本專利技術中涉及的微型無纜游動機器人轉向部分結構的示意圖。圖中:1-壓電陶瓷堆疊、2-光電編碼器、3-側鰭、4-壓力傳感器。【【具體實施方式】】參閱圖1和圖2，本專利技術微型無纜游動機器人的轉向控制系統，包括位于機器人機身5兩側并與機身5鉸連接的側鰭3、驅動側鰭3的壓電陶瓷堆疊1、位于側鰭3上的微型壓力傳感器4、位于側鰭3與機身5鉸接處的微型光電編碼器2、位于機身5內部的單片機控制器和內部射頻收發器，還包括獨立于機身5外部的外部射頻收發器、單片機主控器和軌跡記錄器；所述單片機控制器、內部射頻收發器、驅動電源、壓電陶瓷堆疊I依次導線連接，所述單片機控制器還分別與微型壓力傳感器4、光電編碼器2導線連接，所述外部射頻收發器、單片機主控器和軌跡記錄器依次導線連接；所述外部射頻收發器和所述內部射頻收發器通過無線信號連接。所述壓力傳感器4可為應變片，所述應變片粘貼在所述側鰭3的表面，通過對側鰭3受液體的沖擊彎折程度的檢測，可以計算出液體與機器人之間的相對速度。微型機器人在一些特定的管路(如人體血管)中進行游動時，復雜的管路結構會使機器人的導向操作困難，但是這些管路是有相對穩定的結構形狀的，所以可以對初次進入的管路中機器人的運動軌跡進行跟蹤，方便后續的操作；諸如人體中血液等可視度較低的液體，通過攝像裝置對機器人進行軌跡記錄可行性不高，為解決這一問題，本專利技術所采用的技術方案是通過與單片機主控器相連的軌跡記錄器進行機器人的軌跡記錄，具體是通過單片機主控器收集機身5兩側的側鰭3位姿信號即光電編碼器2信號和機身5相對運動速度信號即微型壓力傳感器4信號，導入到軌跡記錄器進行計算，便可以得知機器人在管路中的運動軌跡。本專利技術工作過程:本專利技術微型無纜游動機器人的轉向控制系統在工作過程中，內部射頻收發器和外部射頻收發器之間的無線信號連接是外部控制部分和機器人內部控制部分唯一的連接渠道；單片機主控器通過外部射頻收發器和內部射頻收發器將驅動信號傳遞到驅動電源，驅動電源控制相應一側的壓電陶瓷堆疊I進行伸縮，從而調整側鰭3轉動調整位姿，通過改變側鰭3伸出機身5的面積來改變受力，從而發生轉向運動；側鰭3的轉動角度通過微型的光電編碼器2記錄并輸送到單片機控制器，同樣地，側鰭3受液體阻力產生的變形大小通過微型壓力傳感器傳遞到單片機控制器，單片機控制器將上述信號通過內部射頻收發器、外部射頻收發器傳遞到單片機主控器，后經軌跡記錄器計算機身5的行進速度和側鰭3的位姿角度，可以得到機器人的運動軌跡，方便后續二次進入該通道時對機器人進行轉向調控。本專利技術，通過將微型游動機器人的機身兩側設置側鰭，設置傳感器進行信號采集和換算，并通過分別位于機身內外的射頻收發器進行信號傳輸，使機身的轉向得到靈活控制，通過對機器人的軌跡進行記錄，可以使后續二次行駛相同管路的轉向控制操作更加靈活簡便。上述實施例是對本專利技術的說明，不是對本專利技術的限定，任何對本專利技術簡單變換后的方案均屬于本專利技術的保護范圍。【主權項】1.一種微型無纜游動機器人的轉向控制系統，其特征在于:包括位于機器人機身(5)兩側并與機身(5)鉸連接的側鰭(3)、驅動側鰭(3)的壓電陶瓷堆疊(I)、位于側鰭(3)上的微型壓力傳感器(4)、位于側鰭(3)與機身(5)鉸接處的微型光電編碼器(2)、位于機身(5)內部的單片機控制器和內部射頻收發器，還包括獨立于機身(5)外部的外部射頻收發器、單片機主控器和軌跡記錄器；所述單片機控制器、內部射頻收發器、驅動電源、壓電陶瓷堆疊(I)依次導線連接，所述單片機控制器還分別與微型壓力傳感器(4)、光電編碼器(2)導線連接，所述外部射頻收發器、單片機主控器和軌跡記錄器依次導線連接；所述外部射頻收發器和所述內部射頻收發器通過無線信號連接。2.如權利要求1所述的微型無纜游動機器人的轉向控制系統，其特征在于:所述壓力傳感器(4)可為應變片，所述應變片粘貼在所述側鰭(3)的表面，對側鰭(3)受液體的沖擊彎折程度的檢測。【專利摘要】本專利技術公開了一種微型無纜游動機器人的轉向控制系統，包括位于機器人機身兩側并與機身鉸連接的側鰭、驅動側鰭的壓電陶瓷堆疊、位于側鰭上的微型壓力傳感器、位于側鰭與機身鉸接處的微型光電編碼器、位于機身內部的單片機控制器和內部射頻收發器，還包括獨立于機身外部的外部射頻收發器、單片機主控器和軌跡記錄器；單片機控制器、內部射頻收發器、驅本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種微型無纜游動機器人的轉向控制系統，其特征在于：包括位于機器人機身(5)兩側并與機身(5)鉸連接的側鰭(3)、驅動側鰭(3)的壓電陶瓷堆疊(1)、位于側鰭(3)上的微型壓力傳感器(4)、位于側鰭(3)與機身(5)鉸接處的微型光電編碼器(2)、位于機身(5)內部的單片機控制器和內部射頻收發器，還包括獨立于機身(5)外部的外部射頻收發器、單片機主控器和軌跡記錄器；所述單片機控制器、內部射頻收發器、驅動電源、壓電陶瓷堆疊(1)依次導線連接，所述單片機控制器還分別與微型壓力傳感器(4)、光電編碼器(2)導線連接，所述外部射頻收發器、單片機主控器和軌跡記錄器依次導線連接；所述外部射頻收發器和所述內部射頻收發器通過無線信號連接。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：繆雪峰，
申請(專利權)人：繆雪峰，
類型：發明
國別省市：浙江;33