图书管理助手机器人驱动系统研究

王海波

摘要：图书馆在现代社会文化的发展中具有重要的地位，图书管理是一项系统工程，图书管理助手机器人可以辅助管理人员完成很多工作，并且可以提高图书管理的智能化，本文设计了一种图书管理助手机器人，分析了它的驱动系统，设计了相应的驱动电路，论述了其工作原理，达到了预期目标。

关键词：图书管理;机器人;驱动系统

随着现代社会的发展，生产力水平的提高，人们的物质需求得到了极大的满足。伴随着物质文化的满足，人们越来越重视精神文化的建设，图书馆作为重要的文化活动场所和载体，它的建设越来越得到人们的重视，图书馆的建设水平常常是城市文化的建设标志[1-3]。大型图书馆的管理，是一个非常复杂的系统工程，除了正常的人员配备外，往往还要蕴含一些现代科技的元素，图书管理助手机器人在这种背景下得到了人们的重视，它不仅可以辅助管理人员管理，还可以进行简单的运输，介绍图书知识 [4-6]。本文提出了一种图书管理助手机器人，对它的驱动系统进行了研究。

1 图书管理助手机器人驱动结构

图书管理助手机器人为三轮结构，前面两轮为主动轮，由直流电机驱动，后面的车轮为从动轮驱动方式为差动。

电机参数为：品牌：GEARED DC MMOTR;电压：24V;型号：36SYM0601B;减速器减速比：1：56;输出转速：180r/m;功率：100W。

2 电机驱动电路

如图1所示，图书管理助手机器人速度控制模块为Atmega16，该单片机采用积分分离的PID算法，对电机进行开环控制，功率H桥进行连接，采用码盘对速度进行反馈，用RS485进行通信，接收主机命令，来完成启动，正、反转，变速，停止动作。功率驱动模块由PD4和PD5产生，产生的指令为PWM1、PWM2。

3 功率驱动电路

如图2所示，功率驱动电路有两个作用，保护单片机系统和输出PWM控制信号。工作过程如下：单片机发出驱动控制信号，光耦元件6N137隔离信号，两个管理芯片IR2112接收信号，对信号进行功率放大、电压迁移、延迟处理，按照时序送给4个IRF3808栅极，IRF3808具有场效应。该工作回路最大连续工作电流可以达到140A，电压可以达到75V，可以满足驱动电机工作要求。

机器人工作过程中，需要对直流电机的负载进行监视，这个功能用电流检测电路完成，并且要求电流通路不中断。为了满足这个要求，通常需要一个变阻器安装在电流通路中，电阻器两端的电压有一个放大器测量[4-6]。测量原理如下。

在H桥的低压侧加上一个阻值为0.33Ω的功率电阻R29，根据，如果测出功率电阻R两端的电压，就可以求出流经H桥的电流。

为了防止电流过大对电机造成损坏，需要对H桥的开关进行控制，具体方法如下，在比较器LM393上设定给定电压U0，比较电压U1，这里可以取功率电阻两端电压为比较电压，可调电阻输出电压为给定电压，当U1> U0时，表明电流过大，比较器输出为真值，该输出信号经逻辑计算后送给IR2112，使其关闭，即关断H桥。

4 结论

通过对图书管理助手机器人的结构特点分析，设计了相应的电机驱动电路和功率驱动电路，并且对两种电路进行了工作过程分析，研究表明，两种电路可以完成机器人要求的相应工作任务，达到了预期目标。

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