一種采用光伏自供電的lifi的家用機(jī)器人管理系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種采用光伏自供電的LIFI的家用機(jī)器人管理系統(tǒng)，包括中央處理器、現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列電路、光鑰匙模塊、光控鎖模塊、光電檢測(cè)模塊、白光LED、電源電路，所述電源電路內(nèi)設(shè)置有太陽能電池板、穩(wěn)壓電路、電源控制器及直流供電電路，所述太陽能電池板連接穩(wěn)壓電路，有智能移動(dòng)終端，基于智能移動(dòng)終端操作系統(tǒng)，設(shè)計(jì)基于虛擬串口的秘鑰發(fā)送智能移動(dòng)終端的軟件模塊，通過智能移動(dòng)終端的軟件模塊發(fā)送出秘鑰信息，通過LED來完成秘鑰信息的傳送；采用多種技術(shù)相結(jié)合的控制技術(shù)完成機(jī)器人的系統(tǒng)控制，并設(shè)計(jì)利用清潔能源內(nèi)的太陽能進(jìn)行供電，使得整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可減少不可再生能源的損耗，同時(shí)還能夠滿足惡劣天氣下依然正常工作，達(dá)到24小時(shí)全天候系統(tǒng)工作的目的。
【專利說明】
一種采用光伏自供電的LI FI的家用機(jī)器人管理系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及自動(dòng)化控制技術(shù)領(lǐng)域，具體的說，是一種采用光伏自供電的LIFI的家用機(jī)器人管理系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]太陽能(solarenergy)，是指太陽的熱福射能(參見熱能傳播的三種方式)，主要表現(xiàn)就是常說的太陽光線。在現(xiàn)代一般用作發(fā)電或者為熱水器提供能源。自地球上生命誕生以來，就主要以太陽提供的熱輻射能生存，而自古人類也懂得以陽光曬干物件，并作為制作食物的方法，如制鹽和曬咸魚等。在化石燃料日趨減少的情況下，太陽能已成為人類使用能源的重要組成部分，并不斷得到發(fā)展。太陽能的利用有光熱轉(zhuǎn)換和光電轉(zhuǎn)換兩種方式，太陽能發(fā)電是一種新興的可再生能源。廣義上的太陽能也包括地球上的風(fēng)能、化學(xué)能、水能等。
[0003]太陽能是由太陽內(nèi)部氫原子發(fā)生氫氦聚變釋放出巨大核能而產(chǎn)生的，來自太陽的福射能量。
[0004]人類所需能量的絕大部分都直接或間接地來自太陽。植物通過光合作用釋放氧氣、吸收二氧化碳，并把太陽能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能在植物體內(nèi)貯存下來。煤炭、石油、天然氣等化石燃料也是由古代埋在地下的動(dòng)植物經(jīng)過漫長(zhǎng)的地質(zhì)年代演變形成的一次能源。地球本身蘊(yùn)藏的能量通常指與地球內(nèi)部的熱能有關(guān)的能源和與原子核反應(yīng)有關(guān)的能源。
[0005]智能控制(intelligentcontrols)在無人干預(yù)的情況下能自主地驅(qū)動(dòng)智能機(jī)器實(shí)現(xiàn)控制目標(biāo)的自動(dòng)控制技術(shù)?？刂评碚摪l(fā)展至今已有100多年的歷史，經(jīng)歷了“經(jīng)典控制理論”和“現(xiàn)代控制理論”的發(fā)展階段，已進(jìn)入“大系統(tǒng)理論”和“智能控制理論”階段。智能控制理論的研究和應(yīng)用是現(xiàn)代控制理論在深度和廣度上的拓展。20世紀(jì)80年代以來，信息技術(shù)、計(jì)算技術(shù)的快速發(fā)展及其他相關(guān)學(xué)科的發(fā)展和相互滲透，也推動(dòng)了控制科學(xué)與工程研究的不斷深入，控制系統(tǒng)向智能控制系統(tǒng)的發(fā)展已成為一種趨勢(shì)。
[0006]WIFI容易被電磁干擾，傳輸?shù)姆较虿豢煽?，密碼容易被截獲。然而可見光通信是一種點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的傳輸模式，具有保密性好的優(yōu)點(diǎn)。因此，可以將可見光通信技術(shù)相結(jié)合，具有廣闊的運(yùn)用前景。隨著社會(huì)的進(jìn)步，智能移動(dòng)終端得到了大量普及，智能移動(dòng)終端成為了人們?nèi)粘Ｉ钪须S生攜帶的物品。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于設(shè)計(jì)出一種采用光伏自供電的LIFI的家用機(jī)器人管理系統(tǒng)，滿足機(jī)器人自動(dòng)控制所需，克服現(xiàn)有技術(shù)方法的不足，提供了一種節(jié)能環(huán)保，安全性高，將可見光通信技術(shù)、智能移動(dòng)終端采用多種技術(shù)相結(jié)合的控制技術(shù)完成機(jī)器人的系統(tǒng)控制，并設(shè)計(jì)利用清潔能源內(nèi)的太陽能進(jìn)行供電，使得整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可減少不可再生能源的損耗，同時(shí)還能夠滿足惡劣天氣下依然正常工作，達(dá)到24小時(shí)全天候系統(tǒng)工作的目的，整個(gè)系統(tǒng)具有設(shè)計(jì)科學(xué)合理、安全穩(wěn)定、實(shí)用性強(qiáng)等特點(diǎn)。
[0008]本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):一種采用光伏自供電的LIFI的家用機(jī)器人管理系統(tǒng)，包括中央處理器、現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列電路、光鑰匙模塊、光控鎖模塊、光電檢測(cè)模塊、白光LED、電源電路，所述中央處理器連接現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列電路，所述現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列電路連接光控鎖模塊，所述白光LED連接現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列電路，所述現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列電路連接光電檢測(cè)模塊，所述光鑰匙模塊連接現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列電路，所述電源電路分別連接中央處理器和現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列電路;所述電源電路內(nèi)設(shè)置有太陽能電池板、穩(wěn)壓電路、電源控制器及直流供電電路，所述太陽能電池板連接穩(wěn)壓電路，所述穩(wěn)壓電路連接電源控制器，所述電源控制器連接直流供電電路，所述直流供電電路分別連接中央處理器和現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列電路。
[0009]進(jìn)一步的，為更好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，所述電源電路內(nèi)還設(shè)置有蓄電池組，所述蓄電池組連接電源控制器。
[0010]進(jìn)一步的，為更好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，所述光鑰匙模塊內(nèi)設(shè)置有有智能移動(dòng)終端，基于智能移動(dòng)終端操作系統(tǒng)，設(shè)計(jì)基于虛擬串口的秘鑰發(fā)送智能移動(dòng)終端的軟件模塊，通過智能移動(dòng)終端的軟件模塊發(fā)送出秘鑰信息，秘鑰信息由智能移動(dòng)終端的min-USB 口輸出；所輸出的秘鑰信息，基于智能移動(dòng)終端OTG功能，經(jīng)過外部驅(qū)動(dòng)模塊加載到LED燈上，通過LED來完成秘鑰信息的傳送;光敏元件接收器、反射鏡、光源、調(diào)制波形發(fā)生器、調(diào)制波形處理器及調(diào)制放大器，所述現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列電路連接調(diào)制波形發(fā)生器，所述調(diào)制波形發(fā)生器連接光源，所述光源連接反射鏡，所述反射鏡連接光敏元件接收器，所述光敏元件接收器連接調(diào)制放大器，所述調(diào)制放大器連接調(diào)制波形處理器，所述調(diào)制波形處理器連接現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列電路。
[0011]進(jìn)一步的，為更好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，所述光控鎖模塊內(nèi)設(shè)置有編碼器、運(yùn)動(dòng)控制器、PffM功放、直流伺服電機(jī)，所述現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列電路連接編碼器，所述編碼器連接運(yùn)動(dòng)控制器，所述運(yùn)動(dòng)控制器連接PWM功放，所述PffM功放連接直流伺服電機(jī)，所述直流伺服電機(jī)連接編碼器。
[0012]進(jìn)一步的，為更好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，還包括參數(shù)存儲(chǔ)器，所述參數(shù)存儲(chǔ)器連接中央處理器。
[0013]進(jìn)一步的，為更好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，還包括隨機(jī)存儲(chǔ)器，所述隨機(jī)存儲(chǔ)器連接現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列電路。
[0014]進(jìn)一步的，為更好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，所述隨機(jī)存儲(chǔ)器采用靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器和/或動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器。
[0015]進(jìn)一步的，為更好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，所述中央處理器采用TMS570LS1114微控制器。
[0016]進(jìn)一步的，為更好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，所述現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列電路主芯片采用CycloneII1
[0017]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)及有益效果:
(I)本發(fā)明滿足機(jī)器人自動(dòng)控制所需，采用多種技術(shù)相結(jié)合的控制技術(shù)完成機(jī)器人的系統(tǒng)控制，并設(shè)計(jì)利用清潔能源內(nèi)的太陽能進(jìn)行供電，使得整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可減少不可再生能源的損耗，同時(shí)還能夠滿足惡劣天氣下依然正常工作，達(dá)到24小時(shí)全天候系統(tǒng)工作的目的，整個(gè)系統(tǒng)具有設(shè)計(jì)科學(xué)合理、安全穩(wěn)定、實(shí)用性強(qiáng)等特點(diǎn)。光鑰匙和智能移動(dòng)終端相結(jié)合，利用智能移動(dòng)終端應(yīng)用來實(shí)現(xiàn)的開啟?？梢院芎玫倪\(yùn)用Android系統(tǒng)開發(fā)手機(jī)AAP光密鑰軟件，Android系統(tǒng)是基于Linux的一個(gè)開源的操作系統(tǒng)，主要是使用在移動(dòng)終端(手機(jī)和平板)中。Android系統(tǒng)和其他的系統(tǒng)平臺(tái)相比，有很大的優(yōu)勢(shì)。它的優(yōu)勢(shì)最主要的體現(xiàn)在它的開放性。Android系統(tǒng)是完全開源的系統(tǒng)，所有的愛好者和廠商都可以參與到Android系統(tǒng)的開發(fā)中來，這就為Android系統(tǒng)的發(fā)展打下了很好基礎(chǔ)。Android系統(tǒng)已經(jīng)成為了全球裝機(jī)量第一大的系統(tǒng)。Android系統(tǒng)的另一大優(yōu)勢(shì)就是基于谷歌公司的平臺(tái)，谷歌公司的地圖、搜索、郵箱等服務(wù)產(chǎn)品，能夠無縫的應(yīng)用到Andr1d系統(tǒng)中去。
[0018](2)本發(fā)明通過自動(dòng)化技術(shù)、智能化控制技術(shù)、以及微處理器控制技術(shù)相結(jié)合而進(jìn)行系統(tǒng)控制，使得機(jī)器人在使用過程中能夠有效完成所設(shè)定工作流程，采用微控制器與現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列相結(jié)合的中心控制技術(shù)，提高整個(gè)系統(tǒng)的處理性能及處理效率，使得整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行更加穩(wěn)定，并有效降低故障率。
[0019](3)本發(fā)明所述光鑰匙模塊內(nèi)有效保證機(jī)器人在運(yùn)行區(qū)域內(nèi)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，而不會(huì)出現(xiàn)因超出運(yùn)行區(qū)域進(jìn)行運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生事故的發(fā)生;本發(fā)明所述隨機(jī)存儲(chǔ)器可進(jìn)一步提高現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列電路的處理性能，在運(yùn)行時(shí)，靜態(tài)存儲(chǔ)器作高速緩沖存儲(chǔ)器(Cache)使用，動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器做主存儲(chǔ)器使用;本發(fā)明所述的蓄電池能夠滿足在光照度不夠使太陽能進(jìn)行發(fā)電或夜間時(shí)候依然滿足對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行供電；本發(fā)明采用PWM調(diào)制信號(hào)來完成電機(jī)及舵機(jī)的速度調(diào)制、方向調(diào)制，使其運(yùn)行更加穩(wěn)定安全。
【附圖說明】
[0020]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，應(yīng)當(dāng)理解，以下附圖僅示出了本發(fā)明的某些實(shí)施例，因此不應(yīng)被看作是對(duì)范圍的限定，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關(guān)的附圖。
[0021 ]圖1為本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)說明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。
[0023]實(shí)施例1:
一種采用光伏自供電的LIFI的家用機(jī)器人管理系統(tǒng)，如圖1所示，包括中央處理器、現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列電路、光鑰匙模塊、光控鎖模塊、光電檢測(cè)模塊、白光LED、電源電路，所述中央處理器連接現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列電路，所述現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列電路連接光控鎖模塊，所述白光LED連接現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列電路，所述現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列電路連接光電檢測(cè)模塊，所述光鑰匙模塊連接現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列電路，所述電源電路分別連接中央處理器和現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列電路;所述電源電路內(nèi)設(shè)置有太陽能電池板、穩(wěn)壓電路、電源控制器及直流供電電路，所述太陽能電池板連接穩(wěn)壓電路，所述穩(wěn)壓電路連接電源控制器，所述電源控制器連接直流供電電路，所述直流供電電路分別連接中央處理器和現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列電路。
[0024]在工作中，太陽能電池板將太陽能轉(zhuǎn)化為直流電能，而后將通過穩(wěn)壓電路進(jìn)行穩(wěn)壓，經(jīng)穩(wěn)壓后的直流電源將通過電源控制器內(nèi)的輸出電路輸送至直流供電電路內(nèi)，而后由直流供電電路分別給中央處理器和現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列電路進(jìn)行供電。
[0025]在運(yùn)行時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)需要控制多個(gè)電動(dòng)機(jī)和行程開關(guān)，并進(jìn)行光電檢測(cè)，為提高處理性能，加快處理速度，在中央處理器控制處理的基礎(chǔ)上外擴(kuò)現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列電路來進(jìn)行諸如光電檢測(cè)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)檢測(cè)、舵機(jī)驅(qū)動(dòng)檢測(cè)、開關(guān)量檢測(cè)，以提高整個(gè)系統(tǒng)的處理性能。其中，現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)電路，采用了邏輯單元陣列LCA(Logic Cell Array)這樣一個(gè)概念，內(nèi)部包括可配置邏輯模塊CLB(Configurable Logic Block)、輸入輸出模塊1B(Input Output Block)和內(nèi)部連線(Interconnect)三個(gè)部分;現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)是可編程器件，與傳統(tǒng)邏輯電路和門陣列(如PAL，GAL及CPLD器件)相比，F(xiàn)PGA具有不同的結(jié)構(gòu)。FPGA利用小型查找表(16 X 1RAM)來實(shí)現(xiàn)組合邏輯，每個(gè)查找表連接到一個(gè)D觸發(fā)器的輸入端，觸發(fā)器再來驅(qū)動(dòng)其他邏輯電路或驅(qū)動(dòng)I/O，由此構(gòu)成了既可實(shí)現(xiàn)組合邏輯功能又可實(shí)現(xiàn)時(shí)序邏輯功能的基本邏輯單元模塊，這些模塊間利用金屬連線互相連接或連接到I/O模塊。FPGA的邏輯是通過向內(nèi)部靜態(tài)存儲(chǔ)單元加載編程數(shù)據(jù)來實(shí)現(xiàn)的，存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器單元中的值決定了邏輯單元的邏輯功能以及各模塊之間或模塊與I/O間的聯(lián)接方式，并最終決定了 FPGA所能實(shí)現(xiàn)的功能，F(xiàn)PGA允許無限次的編程。
[0026]在信號(hào)處理過程中，為便于使機(jī)器人在規(guī)定的區(qū)域內(nèi)運(yùn)行，特別設(shè)置有光鑰匙模塊，有智能移動(dòng)終端，基于智能移動(dòng)終端操作系統(tǒng)，設(shè)計(jì)基于虛擬串口的秘鑰發(fā)送智能移動(dòng)終端的軟件模塊，通過智能移動(dòng)終端的軟件模塊發(fā)送出秘鑰信息，秘鑰信息由智能移動(dòng)終端的min-USB 口輸出；所輸出的秘鑰信息，基于智能移動(dòng)終端OTG功能，經(jīng)過外部驅(qū)動(dòng)模塊加載到LED燈上，通過LED來完成秘鑰信息的傳送;在運(yùn)行時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列電路所形成的控制舵機(jī)運(yùn)動(dòng)的信號(hào)將加載至光電檢測(cè)模塊內(nèi)完成諸如轉(zhuǎn)向等方向控制類的舵機(jī)控制，在控制時(shí)，光電檢測(cè)模塊內(nèi)所生成的PWM的信號(hào)就能夠快速調(diào)節(jié)舵機(jī)的轉(zhuǎn)角，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的方向控制；白光LED用于完成電路系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的開關(guān)量數(shù)據(jù)檢測(cè)。
[0027]本發(fā)明滿足機(jī)器人自動(dòng)控制所需，采用多種技術(shù)相結(jié)合的控制技術(shù)完成機(jī)器人的系統(tǒng)控制，并設(shè)計(jì)利用清潔能源內(nèi)的太陽能進(jìn)行供電，使得整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可減少不可再生能源的損耗，同時(shí)還能夠滿足惡劣天氣下依然正常工作，達(dá)到24小時(shí)全天候系統(tǒng)工作的目的，整個(gè)系統(tǒng)具有設(shè)計(jì)科學(xué)合理、安全穩(wěn)定、實(shí)用性強(qiáng)等特點(diǎn)。
[0028]實(shí)施例2:
本實(shí)施例是在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上進(jìn)一步優(yōu)化，進(jìn)一步的，為更好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，能夠滿足在光照度不夠使太陽能進(jìn)行發(fā)電或夜間時(shí)候依然滿足對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行供電，如圖1所示，特別設(shè)置有下述結(jié)構(gòu):所述電源電路內(nèi)還設(shè)置有蓄電池組，所述蓄電池組連接電源控制器。
[0029]在使用時(shí)，多余的電能將被存儲(chǔ)在蓄電池組內(nèi)，而出現(xiàn)太陽能光照不夠或陰雨天氣或夜間時(shí)，蓄電池組將進(jìn)行釋電，并通過電源控制器的輸出電路輸送至直流供電電路內(nèi)，對(duì)中央處理器及現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列電路進(jìn)行供電，達(dá)到24小時(shí)全天候的使整個(gè)系統(tǒng)工作。
[0030]實(shí)施例3:
本實(shí)施例是在上述任一實(shí)施例的基礎(chǔ)上進(jìn)一步優(yōu)化，進(jìn)一步的，為更好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，為便于使機(jī)器人在規(guī)定的區(qū)域內(nèi)運(yùn)行，如圖1所示，特別設(shè)置成下述結(jié)構(gòu):所述光鑰匙模塊內(nèi)設(shè)置有有智能移動(dòng)終端，基于智能移動(dòng)終端操作系統(tǒng)，設(shè)計(jì)基于虛擬串口的秘鑰發(fā)送智能移動(dòng)終端的軟件模塊，通過智能移動(dòng)終端的軟件模塊發(fā)送出秘鑰信息，秘鑰信息由智能移動(dòng)終端的min-USB 口輸出；所輸出的秘鑰信息，基于智能移動(dòng)終端OTG功能，經(jīng)過外部驅(qū)動(dòng)模塊加載到LED燈上，通過LED來完成秘鑰信息的傳送;光敏元件接收器、反射鏡、光源、調(diào)制波形發(fā)生器、調(diào)制波形處理器及調(diào)制放大器，所述現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列電路連接調(diào)制波形發(fā)生器，所述調(diào)制波形發(fā)生器連接光源，所述光源連接反射鏡，所述反射鏡連接光敏元件接收器，所述光敏元件接收器連接調(diào)制放大器，所述調(diào)制放大器連接調(diào)制波形處理器，所述調(diào)制波形處理器連接現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列電路。
[0031]在運(yùn)行時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列電路將發(fā)出光電檢測(cè)指令至調(diào)制波形發(fā)生器內(nèi)，調(diào)制波形發(fā)生器的波形調(diào)制采用頻率調(diào)制方法，由于檢測(cè)系統(tǒng)的調(diào)制頻率在幾十至幾百kHz的范圍內(nèi)，為滿足要求，優(yōu)選考慮采用發(fā)光二級(jí)管(響應(yīng)速度快，其工作頻率可達(dá)幾MHz或十幾MHz)來完成調(diào)制波形的生成;光源內(nèi)設(shè)置有光源驅(qū)動(dòng)及光源，光源驅(qū)動(dòng)主要負(fù)責(zé)把調(diào)制波形放大到足夠的功率去驅(qū)動(dòng)光源發(fā)光，而光源采用適合波形為方波的調(diào)制光的發(fā)射、且工作頻率較高的紅外發(fā)光二極管，利用紅外發(fā)光二級(jí)管將調(diào)制光進(jìn)行發(fā)射后，反射鏡將此調(diào)制光反射至光敏元件接收器上，光敏元件接收器采用光敏二極管接收調(diào)制光線，并將光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，由于此電信號(hào)較弱，因此需進(jìn)一步進(jìn)行濾波及放大處理，故將光敏二極管轉(zhuǎn)換后的電信號(hào)首先加載至調(diào)制放大器內(nèi)進(jìn)行信號(hào)放大，此調(diào)制信號(hào)的放大采用交流放大的形式，還能使調(diào)制光信號(hào)與背景光信號(hào)分離，為信號(hào)處理提供方便。經(jīng)放大、分離處理后的調(diào)制光信號(hào)將利用調(diào)制波形處理器進(jìn)一步進(jìn)行濾波及信號(hào)識(shí)別處理，而后加載至現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列電路內(nèi)，以此為參考而調(diào)整機(jī)器人的運(yùn)行區(qū)域，光鑰匙模塊其本質(zhì)是將“交流”的、有用的調(diào)制光信號(hào)從“直流”的、無用的背景光信號(hào)中分離出來，從而達(dá)到抗干擾的目的。
[0032]實(shí)施例4:
本實(shí)施例是在實(shí)施例1或2的基礎(chǔ)上進(jìn)一步優(yōu)化，進(jìn)一步的，為更好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，能利用PffM控制方式對(duì)電機(jī)進(jìn)行調(diào)速與控制，如圖1所示，特別設(shè)置有下述結(jié)構(gòu):所述光控鎖模塊內(nèi)設(shè)置有編碼器、運(yùn)動(dòng)控制器、PWM功放、直流伺服電機(jī)，所述現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列電路連接編碼器，所述編碼器連接運(yùn)動(dòng)控制器，所述運(yùn)動(dòng)控制器連接PWM功放，所述PWM功放連接直流伺服電機(jī)，所述直流伺服電機(jī)連接編碼器。
[0033]為控制機(jī)器人的運(yùn)行軌跡及動(dòng)作，現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列電路將機(jī)器人的運(yùn)行軌跡及動(dòng)作數(shù)據(jù)通過相應(yīng)的轉(zhuǎn)換后加載至光控鎖模塊、光電檢測(cè)模塊及白光LED內(nèi)，機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)件主要是電機(jī)和舵機(jī)，皆采用PWM進(jìn)行調(diào)速與控制，根據(jù)編碼器(優(yōu)選脈沖編碼器)的反饋信號(hào)，對(duì)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，在控制時(shí)，編碼器對(duì)待控制動(dòng)作信號(hào)進(jìn)行編碼，而后傳送至運(yùn)動(dòng)控制器內(nèi)形成相應(yīng)的控制信號(hào)，并將PWM功放進(jìn)行信號(hào)放大后再控制直流伺服電機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)。
[0034]本發(fā)明通過自動(dòng)化技術(shù)、智能化控制技術(shù)、以及微處理器控制技術(shù)相結(jié)合而進(jìn)行系統(tǒng)控制，使得機(jī)器人在使用過程中能夠有效完成所設(shè)定工作流程，采用微控制器與現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列相結(jié)合的中心控制技術(shù)，提高整個(gè)系統(tǒng)的處理性能及處理效率，使得整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行更加穩(wěn)定，并有效降低故障率。
[0035]實(shí)施例5:
本實(shí)施例是在實(shí)施例1或2的基礎(chǔ)上進(jìn)一步優(yōu)化，進(jìn)一步的，為更好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，為便于提高處理性能，并更多的存儲(chǔ)機(jī)器人運(yùn)行軌跡及動(dòng)作，如圖1所示，特別設(shè)置有下述結(jié)構(gòu):還包括參數(shù)存儲(chǔ)器，所述參數(shù)存儲(chǔ)器連接中央處理器，在參數(shù)存儲(chǔ)器內(nèi)存儲(chǔ)有機(jī)器人運(yùn)行軌跡數(shù)據(jù)及動(dòng)作數(shù)據(jù)，中央處理器將通過讀取此類數(shù)據(jù)后加載至現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列電路內(nèi)，用于控制機(jī)器人的運(yùn)行軌跡及動(dòng)作。
[0036]實(shí)施例6:
本實(shí)施例是在實(shí)施例1或2的基礎(chǔ)上進(jìn)一步優(yōu)化，進(jìn)一步的，為更好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，提高現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列電路的處理性能，如圖1所示，特別設(shè)置有下述結(jié)構(gòu):還包括隨機(jī)存儲(chǔ)器，所述隨機(jī)存儲(chǔ)器連接現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列電路。
[0037]實(shí)施例7:
本實(shí)施例是在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上進(jìn)一步優(yōu)化，進(jìn)一步的，為更好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，所述隨機(jī)存儲(chǔ)器采用靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器和/或動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器，靜態(tài)存儲(chǔ)器(SRAM)的特點(diǎn)是工作速度快，只要電源不撤除，寫入SRAM的信息就不會(huì)消失，不需要刷新電路，同時(shí)在讀出時(shí)不破壞原來存放的信息，一經(jīng)寫入可多次讀出，但集成度較低，功耗較大，在本發(fā)明中作高速緩沖存儲(chǔ)器(Cache)使用。DRAM是動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器(Dynamic Random Access Memory)，它是利用場(chǎng)效應(yīng)管的柵極對(duì)其襯底間的分布電容來保存信息，以存儲(chǔ)電荷的多少，即電容端電壓的高低來表示“I”和“O”，在本發(fā)明中作為主存儲(chǔ)器使用。
[0038]實(shí)施例8:
本實(shí)施例是在實(shí)施例1或2或7的基礎(chǔ)上進(jìn)一步優(yōu)化，進(jìn)一步的，為更好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，所述中央處理器采用TMS570LS1114微控制器。
[0039]TMS570LS1114器件是一款高性能汽車級(jí)安全系統(tǒng)微控制器系列。此安全架構(gòu)包括:以鎖步模式運(yùn)行的雙核CPU，CPU和存儲(chǔ)器內(nèi)置自檢(BIST)邏輯，閃存和數(shù)據(jù)SRAM上的ECC，外設(shè)存儲(chǔ)器的奇偶校驗(yàn)，外設(shè)I/O上的回路功能。
[0040]TMS570LS1114器件集成了ARM Cortex_R4F浮點(diǎn)CPU JbCPU 提供一個(gè)高效1.66DMIPS/MHz，并且具有能夠以高達(dá)180MHz運(yùn)行的配置，從而提供高達(dá)298DMIPS。此器件支持字不變大端序[BE32]格式。
[0041 ] TMS570LS1114器件具有IMB集成閃存和128KB數(shù)據(jù)RAM，此配置具有單個(gè)位糾錯(cuò)和雙位糾錯(cuò)功能。這個(gè)器件上的閃存存儲(chǔ)器是一個(gè)由64位寬數(shù)據(jù)總線接口實(shí)現(xiàn)的非易失性、電可擦除并且可編程的存儲(chǔ)器。為了實(shí)現(xiàn)所有讀取、編程和擦除操作，此閃存運(yùn)行在一個(gè)3.3V電源輸入上(與I/O電源一樣的電平)。當(dāng)處于管線模式中時(shí)，閃存可在高達(dá)180MHz的系統(tǒng)時(shí)鐘頻率下運(yùn)行。SRAM在整個(gè)支持的頻率范圍內(nèi)支持字節(jié)、半子、字和雙字模式的單周期讀取和寫入訪問。
[0042]TMS570LS1114器件特有針對(duì)基于實(shí)時(shí)控制的外設(shè)，其中包括2個(gè)下一代高端定時(shí)器(N2HET)時(shí)序協(xié)處理器，此協(xié)處理器具有多達(dá)44個(gè)I/O端子，7個(gè)支持多達(dá)14個(gè)輸出的增強(qiáng)型脈寬調(diào)制器(ePWM)模塊，6個(gè)增強(qiáng)型捕捉(eCAP)模塊，2個(gè)增強(qiáng)型正交編碼器脈沖(eQEP)模塊，以及2個(gè)支持多達(dá)24個(gè)輸入的12位模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)。
[0043]N2HET1是一款高級(jí)智能定時(shí)器，此定時(shí)器能夠?yàn)閷?shí)時(shí)應(yīng)用提供精密的計(jì)時(shí)功能。該定時(shí)器為軟件控制型，采用一個(gè)精簡(jiǎn)指令集，并具有一個(gè)專用的定時(shí)器微級(jí)機(jī)和一個(gè)連接的I/o端口。N2HET可被用于脈寬調(diào)制輸出、捕捉或者比較輸入，或者通用I/O J2HET特別適合于那些需要多種傳感器信息的應(yīng)用，以及那些要求具有復(fù)雜和準(zhǔn)確時(shí)間脈沖的驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器的應(yīng)用。一個(gè)高端定時(shí)器傳輸單元(HTU)能夠執(zhí)行DMA類型處理來與主存儲(chǔ)器之間傳輸N2HET數(shù)據(jù)。一個(gè)內(nèi)存保護(hù)單元(MPU)被內(nèi)置于HTU內(nèi)。
[0044]ePWM模塊能夠用最少的CPU開銷或干預(yù)來生成復(fù)雜脈寬波形。ePWM易于使用，并且支持高側(cè)和低側(cè)PWM和死區(qū)生成。借助于集成觸發(fā)區(qū)保護(hù)以及與片載MibADC的同步，ePWM模塊非常適合于數(shù)字電機(jī)控制應(yīng)用。
[0045]eCAP模塊在外部事件的精確定時(shí)捕捉十分重要的系統(tǒng)中是必不可少的。在不被用于捕捉應(yīng)用時(shí)，eCAP還可被用于監(jiān)視ePWM輸出或用于簡(jiǎn)單的PffM生成。
[0046]eQEP模塊用于與一個(gè)線性或旋轉(zhuǎn)遞增編碼器進(jìn)行直接連接以從一個(gè)高性能運(yùn)動(dòng)和位置控制系統(tǒng)中正在旋轉(zhuǎn)的機(jī)械中獲得位置、方向和速度信息。
[0047]此器件具有212位分辨率MibADC，每個(gè)MibADC總共具有24個(gè)通道和受64字奇偶校驗(yàn)保護(hù)的緩沖器RAM JibADC通道可被獨(dú)立轉(zhuǎn)換或者可針對(duì)順序轉(zhuǎn)換序列由軟件成組。16個(gè)輸入可在2個(gè)MibADC間共用。有三個(gè)獨(dú)立的組。每個(gè)組可在被觸發(fā)時(shí)被轉(zhuǎn)換一次，或者通過配置以執(zhí)行連續(xù)轉(zhuǎn)換模式。MibADCl還支持外部模擬復(fù)用器的使用。
[0048]此器件有多個(gè)通信接口: 3個(gè)MibSPI，2個(gè)SPI，I個(gè)LINl個(gè)SCI，3個(gè)DCAN，和I個(gè)I2C。SPI為相似移位寄存器類型器件之間的高速通信提供了一種便捷方法。LIN支持本地互聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)2.0并可被用作一個(gè)使用標(biāo)準(zhǔn)不歸零碼(NRZ)格式的全雙工模式UART。DCAN支持CAN 2.0(A和B)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)并使用一個(gè)串行、多主控通信協(xié)議，此協(xié)議用高達(dá)IMbps的穩(wěn)健耐用通信速率有效支持分布式實(shí)時(shí)控制。DCAN非常適合工作于嘈雜和惡劣環(huán)境中的系統(tǒng)(例如:汽車和工業(yè)領(lǐng)域)，此類應(yīng)用需要可靠的串行通信或多路復(fù)用布線。
[0049]I2C模塊是一個(gè)多主控通信模塊，此模塊通過I2C串行總線在微控制器和一個(gè)I2C兼容器件之間提供一個(gè)接口。此I2C支持10Kbps和400Kbps的速度。
[0050]—個(gè)調(diào)頻鎖相環(huán)(FMPLL)時(shí)鐘模塊被用來將外部頻率基準(zhǔn)與一個(gè)內(nèi)部使用的更高頻率相乘。此全局時(shí)鐘模塊(GCM)管理可用時(shí)鐘源與器件時(shí)鐘域間的映射。
[0051 ]此器件還有一個(gè)外部時(shí)鐘前置分頻器(ECP)模塊，當(dāng)被啟用時(shí)，此模塊在ECLK端子上輸出一個(gè)連續(xù)外部時(shí)鐘。ECLK頻率是一個(gè)外設(shè)接口時(shí)鐘(VCLK)頻率的用戶可編程比例。這個(gè)可被外部監(jiān)視的低頻輸出作為此器件運(yùn)行頻率的指示器。
[0052]直接內(nèi)存訪問(DMA)控制器有16個(gè)通道，32個(gè)控制數(shù)據(jù)包和對(duì)其內(nèi)存的奇偶校驗(yàn)保護(hù)。MPU被內(nèi)置在DMA中，以保護(hù)內(nèi)存不受錯(cuò)誤傳輸?shù)挠绊憽?br>[0053]錯(cuò)誤信令模塊(ESM)監(jiān)控所有器件錯(cuò)誤并在檢測(cè)到一個(gè)故障時(shí)確定是觸發(fā)一個(gè)中斷還是觸發(fā)一個(gè)外部錯(cuò)誤引腳/球狀引腳?？蓮耐獠勘O(jiān)視的nERROR端子可作為一個(gè)微控制器中故障條件的指示器。
[0054]外部?jī)?nèi)存接口(EMIF)提供到異步和同步內(nèi)存或者其它從器件的內(nèi)存擴(kuò)展。
[0055]—個(gè)參數(shù)覆蓋模塊(POM)被用來提高應(yīng)用代碼的校準(zhǔn)功能。POM能夠?qū)㈤W存訪問重新路由至內(nèi)部存儲(chǔ)器或EMIF，從而避免了閃存內(nèi)參數(shù)更新所需的重編程步驟。
[0056]實(shí)施例9:
本實(shí)施例是在實(shí)施例1或2或7的基礎(chǔ)上進(jìn)一步優(yōu)化，進(jìn)一步的，為更好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，所述現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列電路主芯片采用Cyclone III。
[0057]Cyclone III，低成本的Cyclone III FPGA是Altera Cyclone系列的第三代產(chǎn)品。Cyclone III FPGA系列前所未有地同時(shí)實(shí)現(xiàn)了低功耗、低成本和高性能，進(jìn)一步擴(kuò)展了FPGA在成本敏感大批量領(lǐng)域中的應(yīng)用。采用臺(tái)灣半導(dǎo)體生產(chǎn)公司(TSMC)的65-nm低功耗(LP)工藝技術(shù)。Cyclone III容量在5K至120K邏輯單元(LE)之間，最多534個(gè)用戶1/0引腳。Cyclone III器件具有4-Mbit嵌入式存儲(chǔ)器、288個(gè)嵌入式18*18乘法器、專用外部存儲(chǔ)器接口電路、鎖相環(huán)(PLL)以及高速差分I/O等。
[0058]本發(fā)明滿足機(jī)器人自動(dòng)控制所需，采用多種技術(shù)相結(jié)合的控制技術(shù)完成機(jī)器人的系統(tǒng)控制，并設(shè)計(jì)利用清潔能源內(nèi)的太陽能進(jìn)行供電，使得整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可減少不可再生能源的損耗，同時(shí)還能夠滿足惡劣天氣下依然正常工作，達(dá)到24小時(shí)全天候系統(tǒng)工作的目的，整個(gè)系統(tǒng)具有設(shè)計(jì)科學(xué)合理、安全穩(wěn)定、實(shí)用性強(qiáng)等特點(diǎn)。
[0059]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種采用光伏自供電的LIFI的家用機(jī)器人管理系統(tǒng)，其特征在于:包括中央處理器、現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列電路、光鑰匙模塊、光控鎖模塊、光電檢測(cè)模塊、白光LED、電源電路，所述中央處理器連接現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列電路，所述現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列電路連接光控鎖模塊，所述白光LED連接現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列電路，所述現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列電路連接光電檢測(cè)模塊，所述光鑰匙模塊連接現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列電路，所述電源電路分別連接中央處理器和現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列電路;所述電源電路內(nèi)設(shè)置有太陽能電池板、穩(wěn)壓電路、電源控制器及直流供電電路，所述太陽能電池板連接穩(wěn)壓電路，所述穩(wěn)壓電路連接電源控制器，所述電源控制器連接直流供電電路，所述直流供電電路分別連接中央處理器和現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列電路。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用光伏自供電的LIFI的家用機(jī)器人管理系統(tǒng)，其特征在于:所述光鑰匙模塊內(nèi)設(shè)置有智能移動(dòng)終端，基于智能移動(dòng)終端操作系統(tǒng)，設(shè)計(jì)基于虛擬串口的秘鑰發(fā)送智能移動(dòng)終端的軟件模塊，通過智能移動(dòng)終端的軟件模塊發(fā)送出秘鑰信息，秘鑰信息由智能移動(dòng)終端的min-USB 口輸出；所輸出的秘鑰信息，基于智能移動(dòng)終端OTG功能，經(jīng)過外部驅(qū)動(dòng)模塊加載到LED燈上，通過LED來完成秘鑰信息的傳送、光敏元件接收器、反射鏡、光源、調(diào)制波形發(fā)生器、調(diào)制波形處理器及調(diào)制放大器，所述現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列電路連接調(diào)制波形發(fā)生器，所述調(diào)制波形發(fā)生器連接光源，所述光源連接反射鏡，所述反射鏡連接光敏元件接收器，所述光敏元件接收器連接調(diào)制放大器，所述調(diào)制放大器連接調(diào)制波形處理器，所述調(diào)制波形處理器連接現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列電路。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用光伏自供電的LIFI的家用機(jī)器人管理系統(tǒng)，其特征在于:所述電源電路內(nèi)還設(shè)置有蓄電池組，所述蓄電池組連接電源控制器。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用光伏自供電的LIFI的家用機(jī)器人管理系統(tǒng)，其特征在于:所述光控鎖模塊內(nèi)設(shè)置有編碼器、運(yùn)動(dòng)控制器、PWM功放、直流伺服電機(jī)，所述現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列電路連接編碼器，所述編碼器連接運(yùn)動(dòng)控制器，所述運(yùn)動(dòng)控制器連接PWM功放，所述PffM功放連接直流伺服電機(jī)，所述直流伺服電機(jī)連接編碼器。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用光伏自供電的LIFI的家用機(jī)器人管理系統(tǒng)，其特征在于:還包括參數(shù)存儲(chǔ)器，所述參數(shù)存儲(chǔ)器連接中央處理器。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用光伏自供電的LIFI的家用機(jī)器人管理系統(tǒng)，其特征在于:還包括隨機(jī)存儲(chǔ)器，所述隨機(jī)存儲(chǔ)器連接現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列電路。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種采用光伏自供電的LIFI的家用機(jī)器人管理系統(tǒng)，其特征在于:所述隨機(jī)存儲(chǔ)器采用靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器和/或動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用光伏自供電的LIFI的家用機(jī)器人管理系統(tǒng)，其特征在于:所述中央處理器采用TMS570LS1114微控制器。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用光伏自供電的LIFI的家用機(jī)器人管理系統(tǒng)，其特征在于:所述現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列電路主芯片采用Cyclone III。
【文檔編號(hào)】B25J9/16GK105856233SQ201610375077
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年5月31日
【發(fā)明人】楊定寬
【申請(qǐng)人】蘇州邁奇杰智能技術(shù)有限公司