水下清淤机器人的三维重力传感平衡姿态智能监控与调整系统.pdf

摘要
申请专利号：	CN201210457289.0	申请日：	2012.11.15
公开号：	CN103806493A	公开日：	2014.05.21
当前法律状态：	撤回	有效性：	无权
法律详情：	发明专利申请公布后的视为撤回IPC(主分类):E02F 9/20申请公布日:20140521\|\|\|公开
IPC分类号：	E02F9/20; E02F5/28	主分类号：	E02F9/20
申请人：	徐州中矿安信科技有限公司
发明人：	戚海永; 王振士; 王立文; 梁纯
地址：	221000 江苏省徐州市泉山区解放南路中国矿业大学科技园软件园B座546室
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内容摘要

水下清淤机器人的三维重力传感平衡姿态智能监控与调整系统传感器模块是由MMA8451Q 来对机器人行走时的加速度信号进行检测，中央控制器通过I2C总线接口，发送特定格式命令查询，三维重力加速度传感器收到有限命令查询后返回一串数据，其中控制器经过检验分析出机器的三维姿态。当控制器得到有侧翻等危险信号时，控制器将控制轮子驱动电机做一系列动作调整其此时危险状态。附图1是MMA8451Q方框图。

权利要求书

1.传感器模块是由MMA8451Q 来对机器人行走时的加速度信号进行检测，中央控制器通过I2C总线接口，发送特定格式命令查询。 2.三维重力加速度传感器收到有限命令查询后返回一串数据，其中控制器经过检验分析出机器的三维姿态。 3.当控制器得到有侧翻等危险信号时，控制器将控制轮子驱动电机做一系列动作调整其此时危险状态。

说明书

水下清淤机器人的三维重力传感平衡姿态智能监控与调整系统

技术领域：

本发明涉及嵌入式控制电路设计、路径控制设计、自动姿态调整设计、电机控制设计和运动控制子系统的设计。

背景技术：

我国污水处理进程中普遍存在“重水轻泥”的状况。据介绍，污泥不仅含有较丰富的氮、磷及多种微量元素和大量有机质，同时还含有病原菌、寄生虫（卵）、重金属、盐分及某些难分解的有机毒物。尤其是一些带有新病菌的污泥不经无害化处理而直接用于蔬菜瓜果的施肥，将会导致细菌性、病毒性疾病和寄生虫病的发病率骤增。因此，必须进行处理，才能二次利用，否则会引起二次污染。但是现在对污泥的后续资源化处理的研究较多，而对于前期淤泥提取方面的研究几乎没有。

目前我国清除堰井淤泥一般依靠人工挖取，国外发达国家采用淤泥泵提取，由于淤泥含水率高，必须采用淤泥脱水机械配套分离，才能获得比较适宜运输的淤泥。按照目前国内外传统常规提取淤泥的技术有以下几种：

◆带水缓慢人工挖、提取

◆污泥泵提取加脱水装置

◆整体脱水分离

◆分离机械过滤分离

◆沉淀浓缩分离

◆刮渣提取

◆中低速淤泥提升脱水分离。

传统的提取工艺一方面能耗大、成本高；另一方面工厂一般采用埋地式污水槽，废水中的污泥提取必须将废水抽干，采用污泥泵或者人工结合提取污泥。一般污泥泵只能在某一个点提取，而大部分污水槽采用封闭式，或者半封闭式，造成污泥泵不能自由移动提取。污水槽内又存在毒气，采用人工挖取，容易中毒。其中三维重力传感平衡姿态智能监控与调整是本发明中非常重要的部分。

发明内容：

1、三维重力传感平衡姿态智能监控与调整

传感器模块是由MMA8451Q 来对机器人行走时的加速度信号进行检测，中央控制器通过I2C总线接口，发送特定格式命令查询，三维重力加速度传感器收到有限命令查询后返回一串数据，其中控制器经过检验分析出机器的三维姿态。当控制器得到有侧翻等危险信号时，控制器将控制轮子驱动电机做一系列动作调整其此时危险状态。

图1为MMA8451Q的方框图。

附录1为MMA8451Q的驱动程序。

附录1：MMA8451Q驱动程序：

/*******************************************

I2C START信号

时钟脉冲高电平期间，数据线负跳变

********************************************

void IIC_start(void)

{

IIC_SCL=0;//时钟线低

IIC_SDA=1;//数据线高

_asm(nop);

IIC_SCL=1;//时钟线高

_asm(nop);

IIC_SDA=0;//数据线从高跳变到低

_asm(nop);

IIC_SCL=0;//时钟线低

}

/*******************************************

I2C STOP信号

时钟脉冲高电平期间，数据线正跳变

********************************************/

void IIC_stop(void)

{

IIC_SCL=0;//时钟线低

_asm(nop);

IIC_SDA=0;//数据线低

_asm(nop);

IIC_SCL=1; //时钟线高

_asm(nop);

IIC_SDA=1;//数据线正跳变

_asm(nop);

IIC_SCL=0;//时钟线低

}

//*************************************************

//字节发送程序

//发送c(可以是数据也可是地址)，送完后接收从应答

//不考虑从应答位

void send_byte(unsigned char c)

{

unsigned char i;

for(i=0;i<8;i++)

{

IIC_SCL=0;

if((c<<i) & 0x80)IIC_SDA=1; //发送1

else IIC_SDA=0; //发送0

_asm(nop);

IIC_SCL=1;//时钟高电平

_asm(nop);

IIC_SCL=0;//时钟低电平

}

_asm(nop);//第9个脉冲

IIC_SDA=1; //发送完8bit，释放总线准备接收应答位

_asm(nop);

IIC_SCL=1;

_asm(nop); //sda上数据即是从应答位

IIC_SCL=0; //不考虑从应答位，但要控制好时序

}

//************************************************

//主应答(包含ack:SDA=0和no_ack:SDA=1)

//入口参数：ack_main:1,应答ack，0，无需应答nak

//注：ack：scl高电平期间，数据线低

// nak：scl高电平期间，数据线高

void IIC_ack_main(unsigned char ack_main)

{

IIC_SCL=0;

if(ack_main)IIC_SDA=0; //ack主应答

else IIC_SDA=1; //no_ack无需应答

_asm(nop);

IIC_SCL=1;

_asm(nop);

IIC_SCL=0;

}。

资源描述

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1、10申请公布号CN103806493A43申请公布日20140521CN103806493A21申请号201210457289022申请日20121115E02F9/20200601E02F5/2820060171申请人徐州中矿安信科技有限公司地址221000江苏省徐州市泉山区解放南路中国矿业大学科技园软件园B座546室72发明人戚海永王振士王立文梁纯54发明名称水下清淤机器人的三维重力传感平衡姿态智能监控与调整系统57摘要水下清淤机器人的三维重力传感平衡姿态智能监控与调整系统传感器模块是由MMA8451Q来对机器人行走时的加速度信号进行检测，中央控制器通过I2C总线接口，发送特定格式命令查询。

2、，三维重力加速度传感器收到有限命令查询后返回一串数据，其中控制器经过检验分析出机器的三维姿态。当控制器得到有侧翻等危险信号时，控制器将控制轮子驱动电机做一系列动作调整其此时危险状态。附图1是MMA8451Q方框图。51INTCL权利要求书1页说明书3页附图1页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书3页附图1页10申请公布号CN103806493ACN103806493A1/1页21传感器模块是由MMA8451Q来对机器人行走时的加速度信号进行检测，中央控制器通过I2C总线接口，发送特定格式命令查询。2三维重力加速度传感器收到有限命令查询后返回一串数据，其中控制器经。

3、过检验分析出机器的三维姿态。3当控制器得到有侧翻等危险信号时，控制器将控制轮子驱动电机做一系列动作调整其此时危险状态。权利要求书CN103806493A1/3页3水下清淤机器人的三维重力传感平衡姿态智能监控与调整系统技术领域0001本发明涉及嵌入式控制电路设计、路径控制设计、自动姿态调整设计、电机控制设计和运动控制子系统的设计。背景技术0002我国污水处理进程中普遍存在“重水轻泥”的状况。据介绍，污泥不仅含有较丰富的氮、磷及多种微量元素和大量有机质，同时还含有病原菌、寄生虫（卵）、重金属、盐分及某些难分解的有机毒物。尤其是一些带有新病菌的污泥不经无害化处理而直接用于蔬菜瓜果的施肥，将会导致细菌。

4、性、病毒性疾病和寄生虫病的发病率骤增。因此，必须进行处理，才能二次利用，否则会引起二次污染。但是现在对污泥的后续资源化处理的研究较多，而对于前期淤泥提取方面的研究几乎没有。0003目前我国清除堰井淤泥一般依靠人工挖取，国外发达国家采用淤泥泵提取，由于淤泥含水率高，必须采用淤泥脱水机械配套分离，才能获得比较适宜运输的淤泥。按照目前国内外传统常规提取淤泥的技术有以下几种0004带水缓慢人工挖、提取0005污泥泵提取加脱水装置0006整体脱水分离0007分离机械过滤分离0008沉淀浓缩分离0009刮渣提取0010中低速淤泥提升脱水分离。0011传统的提取工艺一方面能耗大、成本高；另一方面工厂一般采用。

5、埋地式污水槽，废水中的污泥提取必须将废水抽干，采用污泥泵或者人工结合提取污泥。一般污泥泵只能在某一个点提取，而大部分污水槽采用封闭式，或者半封闭式，造成污泥泵不能自由移动提取。污水槽内又存在毒气，采用人工挖取，容易中毒。其中三维重力传感平衡姿态智能监控与调整是本发明中非常重要的部分。发明内容00121、三维重力传感平衡姿态智能监控与调整0013传感器模块是由MMA8451Q来对机器人行走时的加速度信号进行检测，中央控制器通过I2C总线接口，发送特定格式命令查询，三维重力加速度传感器收到有限命令查询后返回一串数据，其中控制器经过检验分析出机器的三维姿态。当控制器得到有侧翻等危险信号时，控制器将控。

6、制轮子驱动电机做一系列动作调整其此时危险状态。0014图1为MMA8451Q的方框图。0015附录1为MMA8451Q的驱动程序。说明书CN103806493A2/3页40016附录1MMA8451Q驱动程序0017/0018I2CSTART信号0019时钟脉冲高电平期间，数据线负跳变00200021VOIDIIC_STARTVOID00220023IIC_SCL0/时钟线低0024IIC_SDA1/数据线高0025_ASMNOP0026IIC_SCL1/时钟线高0027_ASMNOP0028IIC_SDA0/数据线从高跳变到低0029_ASMNOP0030IIC_SCL0/时钟线低00310。

7、032/0033I2CSTOP信号0034时钟脉冲高电平期间，数据线正跳变0035/0036VOIDIIC_STOPVOID00370038IIC_SCL0/时钟线低0039_ASMNOP0040IIC_SDA0/数据线低0041_ASMNOP0042IIC_SCL1/时钟线高0043_ASMNOP0044IIC_SDA1/数据线正跳变0045_ASMNOP0046IIC_SCL0/时钟线低00470048/0049/字节发送程序0050/发送C可以是数据也可是地址，送完后接收从应答0051/不考虑从应答位0052VOIDSEND_BYTEUNSIGNEDCHARC00530054UNSIGN。

8、EDCHARI说明书CN103806493A3/3页50055FORI0I8I00560057IIC_SCL00058IFCI/发送10059ELSEIIC_SDA0/发送00060_ASMNOP0061IIC_SCL1/时钟高电平0062_ASMNOP0063IIC_SCL0/时钟低电平00640065_ASMNOP/第9个脉冲0066IIC_SDA1/发送完8BIT，释放总线准备接收应答位0067_ASMNOP0068IIC_SCL10069_ASMNOP/SDA上数据即是从应答位0070IIC_SCL0/不考虑从应答位，但要控制好时序00710072/0073/主应答包含ACKSDA0和NO_ACKSDA10074/入口参数ACK_MAIN1,应答ACK，0，无需应答NAK0075/注ACKSCL高电平期间，数据线低0076/NAKSCL高电平期间，数据线高0077VOIDIIC_ACK_MAINUNSIGNEDCHARACK_MAIN00780079IIC_SCL00080IFACK_MAINIIC_SDA0/ACK主应答0081ELSEIIC_SDA1/NO_ACK无需应答0082_ASMNOP0083IIC_SCL10084_ASMNOP0085IIC_SCL00086。说明书CN103806493A1/1页6图1说明书附图CN103806493A。

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