圖書管理助手機(jī)器人驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)研究

王海波

摘要：圖書館在現(xiàn)代社會(huì)文化的發(fā)展中具有重要的地位，圖書管理是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，圖書管理助手機(jī)器人可以輔助管理人員完成很多工作，并且可以提高圖書管理的智能化，本文設(shè)計(jì)了一種圖書管理助手機(jī)器人，分析了它的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電路，論述了其工作原理，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：圖書管理;機(jī)器人;驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

隨著現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展，生產(chǎn)力水平的提高，人們的物質(zhì)需求得到了極大的滿足。伴隨著物質(zhì)文化的滿足，人們?cè)絹?lái)越重視精神文化的建設(shè)，圖書館作為重要的文化活動(dòng)場(chǎng)所和載體，它的建設(shè)越來(lái)越得到人們的重視，圖書館的建設(shè)水平常常是城市文化的建設(shè)標(biāo)志[1-3]。大型圖書館的管理，是一個(gè)非常復(fù)雜的系統(tǒng)工程，除了正常的人員配備外，往往還要蘊(yùn)含一些現(xiàn)代科技的元素，圖書管理助手機(jī)器人在這種背景下得到了人們的重視，它不僅可以輔助管理人員管理，還可以進(jìn)行簡(jiǎn)單的運(yùn)輸，介紹圖書知識(shí) [4-6]。本文提出了一種圖書管理助手機(jī)器人，對(duì)它的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行了研究。

1 圖書管理助手機(jī)器人驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)

圖書管理助手機(jī)器人為三輪結(jié)構(gòu)，前面兩輪為主動(dòng)輪，由直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)，后面的車輪為從動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)方式為差動(dòng)。

電機(jī)參數(shù)為：品牌：GEARED DC MMOTR;電壓：24V;型號(hào)：36SYM0601B;減速器減速比：1：56;輸出轉(zhuǎn)速：180r/m;功率：100W。

2 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路

如圖1所示，圖書管理助手機(jī)器人速度控制模塊為Atmega16，該單片機(jī)采用積分分離的PID算法，對(duì)電機(jī)進(jìn)行開環(huán)控制，功率H橋進(jìn)行連接，采用碼盤對(duì)速度進(jìn)行反饋，用RS485進(jìn)行通信，接收主機(jī)命令，來(lái)完成啟動(dòng)，正、反轉(zhuǎn)，變速，停止動(dòng)作。功率驅(qū)動(dòng)模塊由PD4和PD5產(chǎn)生，產(chǎn)生的指令為PWM1、PWM2。

3 功率驅(qū)動(dòng)電路

如圖2所示，功率驅(qū)動(dòng)電路有兩個(gè)作用，保護(hù)單片機(jī)系統(tǒng)和輸出PWM控制信號(hào)。工作過(guò)程如下：?jiǎn)纹瑱C(jī)發(fā)出驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)，光耦元件6N137隔離信號(hào)，兩個(gè)管理芯片IR2112接收信號(hào)，對(duì)信號(hào)進(jìn)行功率放大、電壓遷移、延遲處理，按照時(shí)序送給4個(gè)IRF3808柵極，IRF3808具有場(chǎng)效應(yīng)。該工作回路最大連續(xù)工作電流可以達(dá)到140A，電壓可以達(dá)到75V，可以滿足驅(qū)動(dòng)電機(jī)工作要求。

機(jī)器人工作過(guò)程中，需要對(duì)直流電機(jī)的負(fù)載進(jìn)行監(jiān)視，這個(gè)功能用電流檢測(cè)電路完成，并且要求電流通路不中斷。為了滿足這個(gè)要求，通常需要一個(gè)變阻器安裝在電流通路中，電阻器兩端的電壓有一個(gè)放大器測(cè)量[4-6]。測(cè)量原理如下。

在H橋的低壓側(cè)加上一個(gè)阻值為0.33Ω的功率電阻R29，根據(jù)，如果測(cè)出功率電阻R兩端的電壓，就可以求出流經(jīng)H橋的電流。

為了防止電流過(guò)大對(duì)電機(jī)造成損壞，需要對(duì)H橋的開關(guān)進(jìn)行控制，具體方法如下，在比較器LM393上設(shè)定給定電壓U0，比較電壓U1，這里可以取功率電阻兩端電壓為比較電壓，可調(diào)電阻輸出電壓為給定電壓，當(dāng)U1> U0時(shí)，表明電流過(guò)大，比較器輸出為真值，該輸出信號(hào)經(jīng)邏輯計(jì)算后送給IR2112，使其關(guān)閉，即關(guān)斷H橋。

4 結(jié)論

通過(guò)對(duì)圖書管理助手機(jī)器人的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析，設(shè)計(jì)了相應(yīng)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路和功率驅(qū)動(dòng)電路，并且對(duì)兩種電路進(jìn)行了工作過(guò)程分析，研究表明，兩種電路可以完成機(jī)器人要求的相應(yīng)工作任務(wù)，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。

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