CN110562338B - 一种遥控攀爬快递运送平衡车 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种遥控攀爬快递运送平衡车，包括车架、车斗、驱动电机、主控箱、测距传感器、电瓶箱、遥控器，所述车斗前端由支撑架连接在所述车架上方的前侧，后端由伸缩杆连接于车架的上方的后侧，所述驱动电机固定在车架底部的两侧，所述主控箱固定在车架的底部，主控箱内置有主控电路板和电机驱动器，所述主控电路板与所述遥控器、电机驱动器信号连接，所述测距传感器均布在所述车架的周围，所述电瓶箱固定在车架上，所述主控电路板包括电源处理模块、遥控接收模块、陀螺仪模块、动力控制模块、升降推拉杆控制模块、传感器接收模块，本发明的遥控攀爬快递运送平衡车，解决快递派送过程中重物上楼的繁重工作，提高工作效率。

Description

一种遥控攀爬快递运送平衡车

技术领域

本发明属于运输工具领域，具体涉及一种遥控攀爬快递运送平衡车。

背景技术

随着快递业的发展日新月异，物流企业的迅速发展，针对海量的订单，快递企业在不断的寻找解决之道，其中智能物流，尤其是各种无人设备正在成为快递业缓解压力的法宝，目前配送机器人已经成为物流行业较为重要的配送工具，但是其在攀爬楼梯或坡路进行重物运送方面存在着局限性，人工配送的话需要耗费大量人力物力，效率低下，还容易磕碰物品，造成财产损失。

发明内容

针对上述情况，本发明的目的是提供一种遥控攀爬快递运送平衡车，解决快递派送过程中重物上楼的繁重工作，提高工作效率。

本发明的技术方案如下：一种遥控攀爬快递运送平衡车，包括车架、车斗、驱动电机、主控箱、测距传感器、电瓶箱、遥控器，所述车斗前端由支撑架连接在所述车架上方的前侧，后端由伸缩杆连接于车架的上方的后侧，所述车架的底部分别设置有前驱动轮和后驱动轮，所述前驱动轮和后驱动轮均设有两个，间隔设置在车架的底部，所述车架同侧的前驱动轮与后驱动轮之间均装配有履带，所述前驱动轮的后侧均间隔设有前支撑轮，所述后驱动轮的前侧均间隔设有后支撑轮，所述驱动电机设有两个，分别固定在车架底部的两侧，所述主控箱固定在车架的底部，主控箱内置有主控电路板和电机驱动器，所述主控电路板与所述遥控器、电机驱动器信号连接，所述电机驱动器与所述驱动电机信号连接，所述主控箱安装有用于获知车底盘平衡角度的陀螺仪模块，所述测距传感器设有8个，均布在所述车架的周围，所述电瓶箱固定在车架上，电瓶箱内部的电瓶与所属驱动电机电连接用于提供动力。

优选的，所述主控电路板包括电源处理模块、遥控接收模块、陀螺仪模块、动力控制模块、升降推拉杆控制模块、传感器接收模块；

所述电源处理模块包括电源芯片U4、U5，限流电阻R15，二极管D0、D1、D2，滤波电容C2、C3，电流取样电阻R13，场效应管Q，滤波电感L3、L4，所述电源芯片U4和U5的型号均为MC34063，所述限流电阻R15一端与电源连接，另一端连接在所述二极管D0的正极，二极管D0的负极连接并接在电源两端的滤波电容C2、C3的一端，所述电流取样电阻R13一端分别连接所述电源芯片U4的脚6和所述滤波电容C3的一端，电流取样电阻R13的另一端连接所述电源芯片U4的脚7，电源芯片U4的脚8通过电阻R14与脚7连接，脚1与电阻R14的另一端连接，脚4连接在滤波电容C3的另一端，脚3通过电容C6与脚4连接，脚2连接所述场效应管Q的栅极，场效应管Q的漏极与所述电源芯片U4的脚1连接，源极分别连接所述滤波电感L3的一端和所述二极管D1的负极，所述二极管D1的正极连接所述电容C6的另一端，所述滤波电感L3的另一端连接并接的电容C4、C5的一端，串接的电阻R17、R18与电容C4并接，电容C4、C5和R18的另一端连接所述二极管D1的正极，电阻R17的另一端连接在滤波电感与电容C4之间，脚5连接在串接的电阻R17和R18之间，所述电容C5输出12V的电压；

所述二极管D0的负极一次连接电容C2、C7，所述电容C7的另一端连接所述电源芯片U5的脚4并接地，电源芯片U5的脚3连接电容C8的一端，所述电容C8的另一端连接脚4，脚1分别连接脚6、7、8，脚2分别连接所述滤波电感L4的一端和所述二极管D2的负极，滤波电感L4的另一端连接并接的电容C9、C10的一端，串接的R20和R21与电容C9并接，电阻R20的另一端连接在滤波电感与电容C4之间，电容C9、C10的另一端和电阻R21的一端均连接所述二极管D2的正极，所述电源芯片U5的脚5连接在串接的电阻R20和R21之间，所述电容C10输出5V的电源；

所述陀螺仪接收电路包括芯片U1、限流电阻R1、R4、TVS瞬间抑制二极管D3、D4，所述芯片U1的型号是RS485，所述陀螺仪的正端数据接口端依次连接电阻R1和所述芯片U1的脚7，陀螺仪信号的数据负端接口端依次连接电阻R4和所述芯片U2的脚6，TVS瞬间抑制二极管D3的一端接地，另一端连接陀螺仪的数据接口正端，TVS瞬间抑制二极管D4一端接地，另一端连接陀螺仪的数据接口的负端，引脚6、7分别连接有上拉电阻R3、R2，芯片U1的脚8连接在电阻R3和R2=之间，是芯片的电源供电的正极端，U1的脚5接地，是芯片的电源供电的负极端；

所述动力控制模块包括左动力控制模块和右动力控制模块，所述左动力控制模块包括芯片U2、限流电阻R5、R8、TVS瞬间抑制二极管D5、D6，所述芯片U2的型号为RS485，所述左动力控制正极数据接口端依次连接电阻R5和所述芯片U2的脚7，左动力控制负极数据接口端依次连接电阻R8和所述芯片U2的脚6，TVS瞬间抑制二极管D5的一端接地，另一端连接左动力控制数据接口的正端，TVS瞬间抑制二极管D6的一端接地，另一端连接左动力控制数据接口的负端，电阻R6和R7是RS485通讯的两根数据线的上拉电阻，一端接至电源的正极端，另一端分别接到芯片U2的脚7和脚6，芯片U2的脚8连接在所述电阻R6和R7之间，是芯片的电源供电端的正极，芯片U2的脚5接地，是芯片的电源供电端的负极；

所述右动力控制模块包括芯片U3、限流电阻R9、R12、TVS瞬间抑制二极管D7、D8，所述芯片U3的型号为RS485，所述右动力控制正极数据接口端依次连接电阻R9和所述芯片U3的脚7，右动力控制负极数据接口端依次连接电阻R12和所述芯片U3的脚6，TVS瞬间抑制二极管D7一端连接到右动力控制数据线的正端，另一端接地，TVS瞬间抑制二极管D8一端连接到右动力控制数据线的负端，另一端接地，所述电阻R9和R12是数据线的限流电阻，其一端分别接到通讯线的正端和负端，另一端分别接到U3的脚6和脚7，所述电阻R10和R11分别是脚7和脚6的上拉电阻，直接接至电源的正极，芯片U3的脚8连接在电阻R10和R11之间，芯片U3是供电端的正极，芯片U3的脚5接地，是供电端的负极；

所述升降推拉杆控制模块包括三极管A1、A2，光耦U11、U12，运算放大器U8A，极性选择继电器Q1，输出继电器Q2，所述光耦U11的输出端通过限流电阻R23连接所述三极管A1的基极，三极管A1的集电极接到极性选择继电器Q1的控制端，用来控制极性选择继电器Q1的吸合和断开，所述光耦U12的输出端通过限流电阻R25连接所述三极管A2的基极，三极管A1的集电极接到输出继电器Q2的控制端，用来控制输出继电器Q2的吸合和断开；三极管A1的发射极连接12V电压，集电极连接极性选择继电器Q1的控制端，所述光耦U12的输出端连接所述三极管A2的基极，三极管A2的发射极连接12V电压，集电极连接输出继电器Q2的控制端，所述运算放大器U8A的同相输入端连接升降推拉杆的电压信号输出的正极端，运算放大器U8A的输出端连接了分压电阻R26、R27，经分压后连接到运算放大器的U8A的反向输入端，用于对输入信号的放大控制，运算放大器U8A的电源接5V供电端；

所述传感器接收模块包括前端测距传感器反馈模块，后端测距传感器反馈模块，左端传感器反馈模块，右端测距传感器反馈模块，所述前端测距传感器反馈模块包括运算放大器U9A，运算放大器U9A的同相输入端连接前端测距传感器的反馈信号，反相输入端连接在串接的电阻R32和R33之间，电阻R33的另一端接地，电阻R32的另一端连接在所述运算放大器U9A的输出端，运算放大器U9A的电源连接12V电压；所述后端测距传感器反馈模块包括运算放大器U9B，运算放大器U9B的同相输入端连接后端测距传感器的反馈信号，反相输入端连接在串接的电阻R28和R29之间，电阻R29的另一端接地，电阻R28的另一端连接在所述运算放大器U9B的输出端，运算放大器U9B的电源连接12V电压；所述左端测距传感器反馈模块包括运算放大器U10A，运算放大器U10A的同相输入端连接左端测距传感器的反馈信号，反相输入端连接在串接的电阻R34和R35之间，电阻R35的另一端接地，电阻R34的另一端连接在所述运算放大器U9B的输出端，运算放大器U10A的电源连接12V电压；所述右端测距传感器反馈模块包括运算放大器U10B，运算放大器U10B的同相输入端连接右端测距传感器的反馈信号，反相输入端连接在串接的电阻R30和R31之间，电阻R31的另一端接地，电阻R28的另一端连接在所述运算放大器U10B的输出端，运算放大器U10B的电源连接12V电压；

所述遥控接收模块包括控制芯片U6，型号是STC15W4K61S4，所述控制芯片U6的脚P00、P01、P02、P03、P25、P26、P27与所述遥控器对应信号连接，脚INT0、INT1分别连接所述芯片U1的脚2、3， 脚RXD、TXD均连接所述芯片U1、U2、U3的脚1、4，控制芯片U6脚T0、T1对应连接芯片U2的脚2、3；脚WR、RD对应连接芯片U2的脚2、3；脚P23、P24对应连接芯片U8的脚5、6，脚P20、P21、P22对应连接芯片U7的脚7、6、5；脚AD3连接所述运算放大器U10A的输出端，脚AD4连接所述运算放大器U9A的输出端，脚AD5连接所述运算放大器U10B的输出端，脚AD6连接所述运算放大器U9B的输出端，脚AD2连接所述运算放大器U8A的输出端，脚P11连接所述光耦U12的输入端，脚P10连接所述光耦U11的输入端，所述芯片U8为存储芯片，芯片U8为时钟芯片。

优选的，所述运算放大器U9A、U9B、U10A、U10B均为LM358运算放大器。

优选的，所述电源芯片U4的脚2与电容C6之间连接电阻R16。

优选的，所述升降杆为JU-TGA型电控升降杆，方便控制，伸缩高度可达到44cm。

优选的，所述后驱动轮和后支撑轮之间的距离不小于45厘米，保证平衡车平稳行驶。

本发明的遥控攀爬快递运送平衡车，主控板是本车的主控核心部分，电源处理模块是把蓄电池给的电源进行处理，为整个设备提供合适的电源，整车的动力部分分为两组，分别由主控板运算产生控制信号，即左动力信号和右动力信号，分别连接到两个驱动器上，两只驱动器分别控制左右两个动力电机，在需要前进和后退的时候，主控板可以通过左、右两个动力控制信号来控制两边的动力电机，动力电机是直接驱动左右履带的，履带旋转的时候，车体就可以行走了，在需要转向的时候，两个动力控制给出不一样的速度信号，使得两边的履带旋转速度不同，就完成了转弯或原地转圈的功能。

遥控接收模块是用来接收遥控发出的指令，在主控板接收到遥控的指令后，主控板就会给出相应的控制，实现遥控控制功能。

陀螺仪模块装在主控箱底部，主控箱的倾斜程度由主控板通过读取陀螺仪模块信息获得。

升降推拉杆是控制整车的平衡度的，当读陀螺仪数据时，检测到整车处于倾斜状态时，主控板会给升降推拉杆升降指令，倾斜角度不同，升降推拉杆的高度就不同，从而保证了整车倾斜45度，车斗还可以保证平衡。

测距传感器是为了避障安装的，前、后、左、右各2个，前边的两只用来在前进过程中前边是否由障碍物，在由障碍物时他就会停下来，等待指令。后边的两只用来在后退过程中后边是否由障碍物，在由障碍物时他就会停下来，等待指令。左边、右边是检测车体距离左右墙壁或者障碍物的距离。在离的距离过近时，主控板便会发出指令，使整车轻微的转向，用来保证在行走的工程中不至于刮蹭到墙面或者楼梯栏杆。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的电路连接框图；

图3为本发明的电路原理图。

图中：1-后驱动轮；2-后支撑轮；3-电瓶箱；4-履带；5-主控箱；6-前驱动轮；7-前支撑轮；8-车架；9-驱动电机；10-测距传感器；11-车斗；12-支撑架；13-伸缩杆；14-遥控器；15-按钮。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的技术方案进行进一步详细的描述：

如图1所示，一种遥控攀爬快递运送平衡车，包括车架8、车斗11、驱动电机9、主控箱5、测距传感器10、电瓶箱3、遥控器14，所述车斗11前端由支撑架12连接在所述车架8上方的前侧，后端由伸缩杆13连接于车架8的上方的后侧，所述车架8的底部分别设置有前驱动轮6和后驱动轮1，所述前驱动轮6和后驱动轮1均设有两个，间隔设置在车架8的底部，所述车架8同侧的前驱动轮6与后驱动轮1之间均装配有履带4，所述前驱动轮6的后侧均间隔设有前支撑轮7，所述后驱动轮1的前侧均间隔设有后支撑轮2，所述后驱动轮和后支撑轮之间的距离不小于45厘米，所述驱动电机9设有两个，分别固定在车架8底部的两侧，所述主控箱5固定在车架8的底部，主控箱5内置有主控电路板和电机驱动器，所述主控电路板与所述遥控器、电机驱动器信号连接，所述电机驱动器与所述驱动电机信号连接，所述主控箱5安装有用于获知车底盘平衡角度的陀螺仪模块，所述测距传感器10设有8个，均布在所述车架8的周围，所述电瓶箱3固定在车架8上，电瓶箱3内部的电瓶与所属驱动电机9电连接用于提供动力。

如图2-3所示，所述主控电路板包括电源处理模块、遥控接收模块、陀螺仪接收模块、动力控制模块、升降推拉杆控制模块、传感器接收模块；

所述电源处理模块包括电源芯片U4、U5，限流电阻R15，二极管D0、D1、D2，滤波电容C2、C3，电流取样电阻R13，场效应管Q，滤波电感L3、L4，所述电源芯片U4和U5的型号为MC34063，所述限流电阻R15一端与电源连接，另一端连接在所述二极管D0的正极，二极管D0的负极连接并接在电源两端的滤波电容C2、C3的一端，所述电流取样电阻R13一端分别连接所述电源芯片U4的脚6和所述滤波电容C3的一端，电流取样电阻R13的另一端连接所述电源芯片U4的脚7，电源芯片U4的脚8通过电阻R14与脚7连接，脚1与电阻R14的另一端，脚4连接在滤波电容C3的另一端，脚3通过电容C6与脚4连接，脚2连接所述场效应管Q的栅极连接，场效应管Q的漏极与所述电源芯片U4的脚1连接，源极分别连接所述滤波电感L3的一端和所述二极管D1的负极，所述二极管D1的正极连接所述点入C6的另一端，所述滤波电感L3的另一端连接并接的电容C4、C5的一端，串接的电阻R17、R18与电容C4并接，电容C4、C5和R18的另一端连接所述二极管D1的正极，通过电容C5输出12V的电压。

所述二极管D0的负极连接电容C7的一端，所述电容C7的另一端连接所述电源芯片U5的脚4并接地，电源芯片U5的脚3连接电容C8的一端，所述电容C8的另一端连接脚4，脚1分别连接脚6、7、7，脚2分别连接所述滤波电感L4的一端和所述二极管D2的负极，滤波电感L4的另一端连接并接的电容C9、C10的一端，串接的R20和R21与电容C9并接，电容C9、C10的另一端和电阻R21的一端均连接所述二极管D2的正极，所述电源芯片U5的脚5连接在并接的电阻R20和R21之间，所述电容C10输出5V的电源。

所述陀螺仪接收模块包括芯片U1、限流电阻R1、R4、 TVS瞬间抑制二极管D3、D4，所述芯片U1的型号是RS485，所述陀螺仪的正极数据接口端依次连接电阻R1和所述芯片U1的脚7，陀螺仪的负极数据接口端依次连接电阻R4和所述芯片U2的脚6，二极管D3是一个TVS二极管的，一端连接到地线，另一端连接陀螺仪的数据接口的正端，二极管D4也是一个TVS二极管的，一端连接到地线，另一端连接陀螺仪的数据接口的负端。所述电阻R1和R4与芯片U1的脚6和脚7连接，R2和R3的通讯线上的上拉电阻，一端连接到5V电源端，另一端分别连接到通讯线的正端和负端。芯片U1的脚8是5V供电的正端，脚5是供电的负极端。

所述动力控制模块包括左动力控制模块和右动力控制模块，所述左动力控制模块包括芯片U2、限流电阻R5、R8；D5、D6是两个高压抑制TVS二极管，所述芯片U2的型号为RS485，所述左动力控制正极数据接口端依次连接电阻R5和所述芯片U2的脚7，左动力控制负极数据接口端依次连接电阻R8和所述芯片U2的脚6，D5 TVS二极管的一端接地线，另一端连接左动力控制数据接口的正端，高压抑制二极管D6的一端接地线，另一端连接左动力控制数据接口的负端，所述电阻R5和R8是串在通讯端口和线片U2之间的限流电阻，R6和R7的一端连接到电源上，另一端分别连接到芯片U2的脚2和脚7上。

所述右动力控制模块包括芯片U3、限流电阻R9、R12、二极管D7、D8、两个TVS二极管，所述芯片U3的型号为RS485，所述右动力控制正极数据接口端依次连接电阻R9和所述芯片U3的脚7，右动力控制负极数据接口端依次连接电阻R12和所述芯片U3的脚6，二极管D7，连接到右动力控制数据接口的正端，二极管D8的连接右动力控制数据接口的负端，所述两个TVS瞬间抑制二极管D7、D8的另一端均连接到地线，所述电阻R9和R12为上拉电阻一端分别连接到电源5V端，另一端分别连接到U3的脚6和脚7，芯片U3的脚8为电源端，脚5为5V供电的地线端。

所述升降推拉杆控制模块包括三极管A1、A2，光耦U11、U12，运算放大器U8A，极性选择继电器Q1，输出继电器Q2，所述光耦U11的输出端通过限流电阻R23连接所述三极管A1的基极，三极管A1的集电极接到极性选择继电器Q1的控制端，用来控制极性选择继电器Q1的吸合和断开，所述光耦U12的输出端通过限流电阻R25连接所述三极管A2的基极，三极管A1的集电极接到输出继电器Q2的控制端，用来控制输出继电器Q2的吸合和断开；三极管A1的发射极连接12V电压，集电极连接极性选择继电器Q1的控制端，所述光耦U12的输出端连接所述三极管A2的基极，三极管A2的发射极连接12V电压，集电极连接输出继电器Q2的控制端，所述运算放大器U8A的同相输入端连接升降推拉杆的电压信号输出的正极端，运算放大器U8A的输出端连接了分压电阻R26、R27，经分压后连接到运算放大器的U8A的反向输入端，用于对输入信号的放大控制，运算放大器U8A的电源接5V供电端，所述升降杆为JU-TGA型电控升降杆。

所述传感器接收模块包括前端测距传感器反馈模块，后端测距传感器反馈模块，左端传感器反馈模块，右端测距传感器反馈模块，所述前端测距传感器反馈模块包括运算放大器U9A，运算放大器U9A的同相输入端连接前端测距传感器的反馈信号，反相输入端连接在串接的电阻R32和R33之间，电阻R33的另一端接地，电阻R32的另一端连接在所述运算放大器U9A的输出端，运算放大器U9A的电源连接12V电压；所述后端测距传感器反馈模块包括运算放大器U9B，运算放大器U9B的同相输入端连接后端测距传感器的反馈信号，反相输入端连接在串接的电阻R28和R29之间，电阻R29的另一端接地，电阻R28的另一端连接在所述运算放大器U9B的输出端，运算放大器U9B的电源连接12V电压；所述左端测距传感器反馈模块包括运算放大器U10A，运算放大器U10A的同相输入端连接左端测距传感器的反馈信号，反相输入端连接在串接的电阻R34和R35之间，电阻R35的另一端接地，电阻R34的另一端连接在所述运算放大器U9B的输出端，运算放大器U10A的电源连接12V电压；所述右端测距传感器反馈模块包括运算放大器U10B，运算放大器U10B的同相输入端连接右端测距传感器的反馈信号，反相输入端连接在串接的电阻R30和R31之间，电阻R31的另一端接地，电阻R28的另一端连接在所述运算放大器U10B的输出端，运算放大器U10B的电源连接12V电压。

所述遥控接收模块包括控制芯片U6，型号是STC15W4K61S4，所述控制芯片U6的脚P00、P01、P02、P03、P25、P26、P27与所述遥控器对应信号连接，脚INT0、INT1分别连接所述芯片U1的脚2、3， 脚RXD、TXD均连接所述芯片U1、U2、U3的脚1、4，控制芯片U6脚T0、T1对应连接芯片U2的脚2、3；脚WR、RD对应连接芯片U2的脚2、3；脚P23、P24对应连接芯片U8的脚5、6，脚P20、P21、P22对应连接芯片U7的脚7、6、5；脚AD3连接所述运算放大器U10A的输出端，脚AD4连接所述运算放大器U9A的输出端，脚AD5连接所述运算放大器U10B的输出端，脚AD6连接所述运算放大器U9B的输出端，脚AD2连接所述运算放大器U8A的输出端，脚P11连接所述光耦U12的输入端，脚P10连接所述光耦U11的输入端，所述芯片U8为存储芯片，芯片U8为时钟芯片，所述运算放大器U9A、U9B、U10A、U10B均为LM358运算放大器。

优选的，所述电源芯片U4的脚2与电容C6之间连接电阻R16。

本电路采用宏晶C51系列单片机作为核心控制芯片U6，型号是STC15W4K61S4，LQFP64封装，三片RS485芯片U1、U2、U3用来和外边模块进行通讯。供电电压为DC24V，单片机通过光电隔离来控制外部升降控制杆，电路带有时钟电路U7，芯片采用DS1302时钟芯片，用来为单片机提供精准的时间；U8是存储芯片，用来记录平衡车的使用时长、每个重要部件已经使用的时间和上一次存储的行走速度，两片LM358双运算放大器U9、U10用来对采集前、后、左、右的模拟参数进行驱动放大，然后提供给单片机。

工作时由两块12V/45A﹒h蓄电池为整机提供电源，由电源电路调整出两组电压为电路提供电源，一组是DC5V,一组是DC12V。

(1)电源原理：

电源电路整理出两组电压，一组DC12V,用来给极性选择继电器Q1，输出继电器Q2，三极管A1、三极管A2等提供电源，另一组DC5V，用来给整个电路的所有芯片及***器件、陀螺仪、遥控接收板和前、后、左、右四个传感器提供稳定的5V电源。

蓄电池的电源通过供电接口接入电源电路，首先通过高压瓷片电容将外边的尖峰电压滤掉，然后通过扼流圈T1,将DC24V过滤成一组稳定的电源，然后经过限流电阻R15进行限流，保证在负载短路时不至于烧毁器件，然后通过防反接二极管D0，将正电压送到电压处理电路。首先由电容C2、C3将低频滤波后，电源就变成一组非常稳定而且没有杂波、没有高低频干扰的干净电压，提供给电源管理芯片U4、U5，电流取样电阻R13通过电源芯片U4的脚7和脚8的电压差来判断负载的电流，如果负载电流过大，电源芯片会瞬间切断电源，用来保证不至于因为负载短路造成的器件损坏，电源芯片U4的脚2输出调制脉宽后方波来控制场效应管Q,场效应管Q的输出截至滤波电感L3，然后由滤波L3输出电压，C4、C5是输出滤波用的点解电容，电阻R17和R18是分压电阻，分压之后的电压送回了管理芯片U4的脚5电压采集端，通过采集到的电压再去调制输出脉冲的脉宽百分比，将调制之后的信号通过芯片U4的脚2再次送到场效应管的控制端，从而保证了输出的电压为稳定的12V。

U5是DC5V的电源管理芯片，脚2输出调制脉宽后方波直接送至滤波电感L4，然后由滤波L4电感输出电压，电阻R20和R21是分压电阻，分压之后的电压送回了管理芯片U5的脚5电压采集端，通过采集到的电压再去调制输出脉冲的脉宽百分比，将调制之后的方波再送到滤波电感L4的输入端，保证了输出稳定的5V电压。

(2)升降推拉杆工作原理

在电源提供了稳定的电压后，电路处于工作状态，控制芯片U6以每秒10次的速度通过陀螺仪数据接口读取当前的倾斜程度，当倾斜的时候，由控制芯片U6发出控制信号。

当需要升高时，控制芯片U6的脚P10拉低电平，U11光耦PC817会通过输出端将电阻R23的电平拉低，电阻R23的输出端接至三极管A1的基极，三极管9012基极电压被拉低，这时三极管A1导通，输出极性被选成正向输出，然后控制芯片U6的脚P11口线输出低电平，使电阻R25的电压降低，然后拉低三极管A2的基极电压，推动三极管A2给输出继电器供电，输出继电器Q2吸合，这时，输出电压为正压，推动推拉杆升高，由升降推拉杆高度反馈端为控制芯片U6提供当前的实际高度，达到所需的高度时，两根口线恢复原状态，停止输出电压。

当需要降低时，控制芯片U6的脚P10输出高，极性为负压输出，也就是反向输出，P11输出低电平，使电阻R25的电压降低，然后拉低三极管A2的基极电压，推动三极管A2给输出继电器Q2供电，输出继电器Q2吸合，这时，输出电压为负压，推动推拉杆高度降低,由升降推拉杆高度反馈端口通过数据采集为控制芯片U6提供当前的实际高度，达到所需的高度时，控制芯片U6的两根口线恢复原状态，停止输出电压。

(3)数据传输电路

U1、U2、U3是数据传输芯片，型号是RS485，芯片的脚6、7均是RS485的数据接口端+、-；电阻R1和R4、R5和R8、R9和R12是通讯接口的限流电阻，用来保护芯片RS485在遇到高压时不至于损坏，D3、D4、D5、D6、D7、D8是高压TVB抑制二极管，用来消除在高频、高压、雷击时产生的瞬间电压，保护通讯电路的正常运行。

控制芯片U6的RXD、TXD口线分别连接到每个RS485的1脚和4脚，也就是芯片U1、U2、U3的通讯端口，三组数据接口分别接到陀螺仪的通讯端口、左动力控制数据接口和右动力数据接口。

(4)测距传感器

平衡车上电后，控制芯片U6会不断的检测四周的情况，在车体的前、后、左、右四个方向分别装有2个测距传感器，四面的传感器输出模拟信号0-5V给测距传感器的反馈端，然后经过运算放大器U9A、U9B、U10A、U10B，将原有信号放大驱动后，传给控制芯片U6的A/D采集端口，用来采集平衡车距离前端、后端、左端、右端的实际距离。

前进、后退、左拐、右拐的控制

在正常工作状态下，需要前进或者后退时，遥控需要发送数据给遥控接收板，控制芯片U6有7根端口线P00、P01、P02、P03、P25、P26、P27，用来读取遥控接收板的数据，当接收到前进指令时，控制芯片U6便会通过U2、U3两个芯片向左、右两个动力电机控制器发送指令，使电机旋转，推动了平衡车的行走，在前进或后退的过程中控制芯片U6会不断的通过前端测距传感器，当前方或者后方有障碍物不能通行时，控制芯片U6就会调整输出速度并停下来，如果行走过程当中，控制芯片U6检测到左右两端距离墙面过近时，控制芯片U6会调整两个电机的速度比，让平衡车适当的拐弯，保证不至于在行走过程当中蹭到墙面。

需要拐弯时，点击遥控的转弯按钮，在控制芯片U6收到遥控板的转弯指令时，控制芯片U6会调整左、右动力控制的数据，使左右电机速度不一样，也就实现了差速拐弯的功能，拐弯的角度在于遥控按下拐弯的时间。

(5)上一层、下一层的控制方法

当遥控点击了上一层、下一层的按钮时，当被控制芯片U6接收到的时候，控制芯片U6会自动选择距离右边墙面的距离，自动根据楼梯状况调整速度前进，当控制芯片U6读取陀螺仪返回的数据，当发现车处于水平路面时，就认为是到达了一个新的楼层。

Claims (3)

1.一种遥控攀爬快递运送平衡车，其特征在于包括车架、车斗、驱动电机、主控箱、测距传感器、电瓶箱、遥控器，所述车斗前端由支撑架连接在所述车架上方的前侧，后端由伸缩杆连接于车架上方的后侧，所述车架的底部分别设置有前驱动轮和后驱动轮，所述前驱动轮和后驱动轮均设有两个，间隔设置在车架的底部，所述车架同侧的前驱动轮与后驱动轮之间均装配有履带，所述前驱动轮的后侧均间隔设有前支撑轮，所述后驱动轮的前侧均间隔设有后支撑轮，所述驱动电机设有两个，分别固定在车架底部的两侧，所述主控箱固定在车架的底部，主控箱内置有主控电路板和电机驱动器，所述主控电路板与所述遥控器、电机驱动器信号连接，所述电机驱动器与所述驱动电机信号连接，所述主控箱安装有用于获知车底盘平衡角度的陀螺仪模块，所述测距传感器设有8个，均布在所述车架的周围，所述电瓶箱固定在车架上，电瓶箱内部的电瓶与所述驱动电机电连接用于提供动力；

所述主控电路板包括电源处理模块、遥控接收模块、陀螺仪模块、动力控制模块、升降推拉杆控制模块、传感器接收模块；

所述电源处理模块包括电源芯片U4、U5，限流电阻R15，二极管D0、D1、D2，滤波电容C2、C3，电流取样电阻R13，场效应管Q，滤波电感L3、L4，所述电源芯片U4和U5的型号均为MC34063，所述限流电阻R15一端与电源连接，另一端连接在所述二极管D0的正极，二极管D0的负极连接并接在电源两端的滤波电容C2、C3的一端，所述电流取样电阻R13一端分别连接所述电源芯片U4的脚6和所述滤波电容C3的一端，电流取样电阻R13的另一端连接所述电源芯片U4的脚7，电源芯片U4的脚8通过电阻R14与脚7连接，脚1与电阻R14的另一端连接，脚4连接在滤波电容C3的另一端，脚3通过电容C6与脚4连接，脚2连接所述场效应管Q的栅极，场效应管Q的漏极与所述电源芯片U4的脚1连接，源极分别连接所述滤波电感L3的一端和所述二极管D1的负极，所述二极管D1的正极连接所述电容C6的另一端，所述滤波电感L3的另一端连接并接的电容C4、C5的一端，串接的电阻R17、R18与电容C4并接，电容C4、C5和电阻R18的另一端连接所述二极管D1的正极，电阻R17的另一端连接在滤波电感L3与电容C4之间，脚5连接在串接的电阻R17和R18之间，所述电容C5输出12V的电压，所述电源芯片U4的脚2与电容C6之间连接电阻R16；

所述二极管D0的负极依次连接电容C2、C7，所述电容C7的另一端连接所述电源芯片U5的脚4并接地，电源芯片U5的脚3连接电容C8的一端，所述电容C8的另一端连接脚4，脚1分别连接脚6、7、8，脚2分别连接所述滤波电感L4的一端和所述二极管D2的负极，滤波电感L4的另一端连接并接的电容C9、C10的一端，串接的电阻R20和R21与电容C9并接，电阻R20的另一端连接在滤波电感L4与电容C9之间，电容C9、C10的另一端和电阻R21的一端均连接所述二极管D2的正极，所述电源芯片U5的脚5连接在串接的电阻R20和R21之间，所述电容C10输出5V的电源；

所述陀螺仪接收电路包括芯片U1、限流电阻R1、R4、TVS瞬间抑制二极管D3、D4，所述芯片U1的型号是RS485，陀螺仪的正端数据接口端依次连接电阻R1和所述芯片U1的脚7，陀螺仪的负端数据接口端依次连接电阻R4和所述芯片U1的脚6，TVS瞬间抑制二极管D3的一端接地，另一端连接陀螺仪的正端数据接口，TVS瞬间抑制二极管D4一端接地，另一端连接陀螺仪的负端数据接口，芯片U1的脚6、7分别连接有上拉电阻R3、R2，脚8连接在上拉电阻R3和R2之间，是芯片U1的电源供电的正极端，芯片U1的脚5接地，是芯片U1的电源供电的负极端；

所述动力控制模块包括左动力控制模块和右动力控制模块，所述左动力控制模块包括芯片U2、限流电阻R5、R8、TVS瞬间抑制二极管D5、D6，所述芯片U2的型号为RS485，左动力控制正极数据接口端依次连接限流电阻R5和所述芯片U2的脚7，左动力控制负极数据接口端依次连接限流电阻R8和所述芯片U2的脚6，TVS瞬间抑制二极管D5的一端接地，另一端连接左动力控制数据接口的正端，TVS瞬间抑制二极管D6的一端接地，另一端连接左动力控制数据接口的负端，电阻R6和R7是芯片U2通讯的两根数据线的上拉电阻，一端接至电源的正极端，另一端分别接到芯片U2的脚7和脚6，芯片U2的脚8连接在所述电阻R6和R7之间，是芯片U2的电源供电端的正极，芯片U2的脚5接地，是芯片U2的电源供电端的负极；

所述右动力控制模块包括芯片U3、电阻R9、R12、TVS瞬间抑制二极管D7、D8，所述芯片U3的型号为RS485，右动力控制正极数据接口端依次连接电阻R9和所述芯片U3的脚7，右动力控制负极数据接口端依次连接电阻R12和所述芯片U3的脚6，TVS瞬间抑制二极管D7一端连接到右动力控制数据线的正端，另一端接地，TVS瞬间抑制二极管D8一端连接到右动力控制数据线的负端，另一端接地，所述电阻R9和R12是数据线的限流电阻，其一端分别接到通讯线的正端和负端，另一端分别接到芯片U3的脚6和脚7，电阻R10和R11分别是芯片U3的脚7和脚6的上拉电阻，直接接至电源的正极，芯片U3的脚8连接在电阻R10和R11之间，是供电端的正极，芯片U3的脚5接地，是供电端的负极；

所述升降推拉杆控制模块包括三极管A1、A2，光耦U11、U12，运算放大器U8A，极性选择继电器Q1，输出继电器Q2，所述光耦U11的输出端通过限流电阻R23连接所述三极管A1的基极，三极管A1的集电极接到极性选择继电器Q1的控制端，用来控制极性选择继电器Q1的吸合和断开，所述光耦U12的输出端通过限流电阻R25连接所述三极管A2的基极，三极管A2的集电极接到输出继电器Q2的控制端，用来控制输出继电器Q2的吸合和断开；三极管A1的发射极连接12V电压，三极管A2的发射极连接12V电压，所述运算放大器U8A的同相输入端连接升降推拉杆的电压信号输出的正极端，运算放大器U8A的输出端连接了分压电阻R26、R27，经分压后连接到运算放大器U8A的反向输入端，用于对输入信号的放大控制，运算放大器U8A的电源接5V供电端；

所述传感器接收模块包括前端测距传感器反馈模块，后端测距传感器反馈模块，左端测距传感器反馈模块，右端测距传感器反馈模块，所述前端测距传感器反馈模块包括运算放大器U9A，运算放大器U9A的同相输入端连接前端测距传感器的反馈信号，反相输入端连接在串接的电阻R32和R33之间，电阻R33的另一端接地，电阻R32的另一端连接在所述运算放大器U9A的输出端，运算放大器U9A的电源连接12V电压；所述后端测距传感器反馈模块包括运算放大器U9B，运算放大器U9B的同相输入端连接后端测距传感器的反馈信号，反相输入端连接在串接的电阻R28和R29之间，电阻R29的另一端接地，电阻R28的另一端连接在所述运算放大器U9B的输出端，运算放大器U9B的电源连接12V电压；所述左端测距传感器反馈模块包括运算放大器U10A，运算放大器U10A的同相输入端连接左端测距传感器的反馈信号，反相输入端连接在串接的电阻R34和R35之间，电阻R35的另一端接地，电阻R34的另一端连接在所述运算放大器U10A的输出端，运算放大器U10A的电源连接12V电压；所述右端测距传感器反馈模块包括运算放大器U10B，运算放大器U10B的同相输入端连接右端测距传感器的反馈信号，反相输入端连接在串接的电阻R30和R31之间，电阻R31的另一端接地，电阻R30的另一端连接在所述运算放大器U10B的输出端，运算放大器U10B的电源连接12V电压；

所述遥控接收模块包括控制芯片U6，型号是STC15W4K61S4，所述控制芯片U6的脚P00、P01、P02、P03、P25、P26、P27与所述遥控器对应信号连接，脚INT0、INT1分别连接所述芯片U1的脚2、3， 脚RXD、TXD均连接所述芯片U1、U2、U3的脚1、4，控制芯片U6脚T0、T1对应连接芯片U2的脚2、3；脚WR、RD对应连接芯片U2的脚2、3；脚P23、P24对应连接芯片U8的脚5、6，脚P20、P21、P22对应连接芯片U7的脚7、6、5；脚AD3连接所述运算放大器U10A的输出端，脚AD4连接所述运算放大器U9A的输出端，脚AD5连接所述运算放大器U10B的输出端，脚AD6连接所述运算放大器U9B的输出端，脚AD2连接所述运算放大器U8A的输出端，脚P11连接所述光耦U12的输入端，脚P10连接所述光耦U11的输入端，所述芯片U8为存储芯片，芯片U7为时钟芯片，所述运算放大器U9A、U9B、U10A、U10B均为LM358运算放大器。

2.根据权利要求1所述的遥控攀爬快递运送平衡车，其特征在于所述伸缩杆为JU-TGA型电控升降杆，方便控制，伸缩高度可达到44cm。

3.根据权利要求1所述的遥控攀爬快递运送平衡车，其特征在于所述后驱动轮和后支撑轮之间的距离不小于45厘米，保证平衡车平稳行驶。