申请/专利权人：常州爱维电子控制技术有限公司

申请日：2024-04-18

公开（公告）日：2024-06-21

公开（公告）号：CN118074437B

主分类号：H02K11/30

分类号：H02K11/30;H02K11/33;H02K7/10;H02P8/14;H02P8/36;H02P8/38

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.21#授权;2024.06.11#实质审查的生效;2024.05.24#公开

摘要：本发明涉及电机控制技术领域，具体为一种基于MCU的步进电机及其控制方法，包括电机主体、与电机主体转动连接的输出轴和控制模块。本发明可对该巡检路线上障碍物出现的概率进行计算，及时判断在采集的图像中出现的是否是障碍物，在发现障碍物的第一时间，步进电机即可输出控制输出轴转动的指令，使得其具有足够的可供调节的移动路径，并且该调节角度小，对步进电机的输出轴产生的磨损较小，并在步进电机的输出轴磨损度达到阈值时，调节巡检机器人与障碍物之间的距离后，再次调节步进电机的调节角度，避免大角度调向导致的步进电机输出轴加剧磨损的情况出现，减少步进电机的控制误差，使得巡检机器人可灵活、丝滑的绕开障碍物，使其稳定运行。

主权项：1.一种基于MCU的步进电机的控制方法，其特征在于：所述控制方法包括以下步骤：步骤一、获取巡检路线，根据巡检路线发出对步进电机的控制指令，以控制所述步进电机运行；步骤二、调取该巡检路线的历史记录中出现障碍物的位置和时间，分析计算各个位置出现障碍物的概率，并获取各个障碍物出现时，所述步进电机对应的调节数据，形成历史调节记录；步骤三、利用图像采集装置，对巡检机器人的行进方向进行图像采集，监测是否出现障碍物，若有障碍物出现时，确定该障碍物出现的位置，并调取历史调节记录中在该位置出现相同障碍物时，为躲避该障碍物步进电机所调节的调节角度数据，作为预调节角度；步骤四、测量巡检机器人与障碍物之间的距离，获取可调节路径，根据预调节角度，计算在可调节路径中，所述步进电机在单位时间内应调节的角度数据，并通过步进电机的控制芯片发出调节步进电机角度的指令；所述步骤一包括：步骤S101、输入待巡检路线，获取巡检路线信息；所述巡检路线包括{路线一、路线二、路线三，......，路线N}；所述巡检路线信息为：获取路线N上的所有转折点，形成集合{转折点一，转折点二，转折点三，......，转折点Z}，将相邻两个转折点之间的距离标记为路径，形成集合={路径一、路径二、路径三，......，路径Z+1}；步骤S102、根据所选择的巡检路线的巡检路线信息，生成控制指令，基于所述控制指令生成对应的控制脉冲信号，输出所述控制脉冲信号，输出控制步进电机的脉冲指令，控制步进电机在各段路径上的转速；所述步骤二包括：步骤S201、获取该巡检路线的历史记录中出现障碍物的位置，记为集合{障碍物A，障碍物B，障碍物C，......，障碍物n}，同时调取出现障碍物的时间段，形成集合B{T1，T2，T3，......，TN}，并将障碍物与出现的时间段一一对应，形成集合C={（障碍物A，T1），（障碍物B，T2），（障碍物C，T3），......，（障碍物N，TN）}；步骤S202、计算在该巡检路线中，各个路径上出现障碍物的概率，记为Pn；步骤S203、所述历史调节记录包括步进电机的调节角度，调节时间和调节距离，从历史调节记录中提取出现障碍物时，步进电机所调节的角度，形成集合D={（障碍物A，调节角度一），（障碍物B，调节角度二），（障碍物C，调节角度三）......（障碍物N，调节角N）}；所述步骤三包括：步骤S301、获取当前所在巡检路线中的路径位置，根据该路径出现障碍物的概率，改变采集巡检机器人行进方向的图像的频率，对图像进行灰度处理后，提取图像中的特征，判断是否出现障碍物；步骤S302、若出现障碍物，获取出现障碍物的位置和出现的时间，与历史数据进行匹配，输出相同的障碍物出现时，步进电机的历史调节记录，作为预调节角度；若出现的障碍物与历史数据中不匹配时，则计算障碍物在巡检路线上的占用空间和剩余空间，判断剩余空间是否够巡检机器人通过；步骤S303、若步骤S302判断剩余空间可以供巡检机器人通过，则计算巡检机械人绕开该障碍物所需调节的角度，将其作为新的预调节角度；所述步骤S303中，计算新的预调节角度的过程为：步骤S311、提取图像中的横截面，将障碍物的外轮廓标注出来；步骤S312、提取巡检机器人的最高高度线，将图像以巡检机器人的最高高度线为准，截取图像的下部分，然后以巡检路线的两侧边为线，形成矩形一，将障碍物分解成若干个小矩形，计算障碍物在矩形一中占据的面积，此为占用空间，同时将障碍物的两侧标记为剩余空间一和剩余空间二，计算剩余空间一和剩余空间二的宽度，判断巡检机器人是否可以从剩余空间一或者剩余空间二中通过：步骤S313、若剩余空间一和剩余空间二均可供巡检机器人通过，则计算巡检机器人从剩余空间一内通过和从剩余空间二内通过各自应调节的角度，将两者之中角度小的调节角度作为新的预调节角度输出；若只能从剩余空间一或者剩余空间二中通过，则计算从该剩余空间中通过时应调节的角度，将其作为新的预调节角度输出；所述步骤四包括：步骤S401、以巡检机器人为原点，建立坐标系，计算当前巡检机器人与障碍物之间的距离，此为可调节路径，同时获取巡检机器人当前的巡检速度，计算巡检机器人到达障碍物的时间，标记为调节时间；步骤S402、根据预调节角度，计算在调节时间内，平均每单位时间所述步进电机应调节的角度，并通过步进电机的控制芯片发出调节步进电机角度的指令；步骤S403、设定单位时间内步进电机的输出轴磨损度的阈值，计算步进电机的输出轴，在每单位时间内调节角度所产生的实际磨损度，若实际磨损度达到阈值，则调节巡检机器人和障碍物之间的距离，得到新的调节路径，并重新计算每单位时间所述步进电机应调节的角度，且角度小于角度。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 常州爱维电子控制技术有限公司 一种基于MCU的步进电机及其控制方法

免责声明
1、本报告根据公开、合法渠道获得相关数据和信息，力求客观、公正，但并不保证数据的最终完整性和准确性。
2、报告中的分析和结论仅反映本公司于发布本报告当日的职业理解，仅供参考使用，不能作为本公司承担任何法律责任的依据或者凭证。

阅读全文 双屏查看 官方信息 专利公告 收藏专利 下载PDF 下载WORD