驱鼠机器人的控制系统的研制

　　0　引言

　　众所周知,老鼠乃人类之天敌,其对人类所造成的危害是深远的。人们往往应用药物、化学等方式来灭鼠,但是在餐馆、厨房等老鼠出现的重灾区是不能用这些化学方式来处理的,它可能危害到人们的生命安全。然而在其他可以应用药物、化学等方式的地方,不但要面临为其“收尸”等难题,而且还会污染环境,对人体也存在一定的危害。所以提出驱鼠的概念,将老鼠驱除出我们的生活环境,同时,基于环保的问题,电子驱鼠方式无疑是解决这个问题的好方法。电子驱鼠即是以物理的方式,通过机器内电子元件的工作,产生电磁波、超声波等,攻击老鼠的听觉或视觉神经,让其产生不适,烦躁不安而逃离现场。驱鼠机器人是结合了电子驱鼠器与移动机器人的功能,一般的电子驱鼠器只能固定在一个地方发射超声波等驱鼠,而且室内的家具及墙壁都能阻止超声波的传播,使其驱鼠具有局限性。驱鼠机器人拥有移动机器人的特点,它的活动范围可以覆盖整个室内环境,可实现全方位驱鼠。

　　1　驱鼠机器人的总体结构设计

　　该驱鼠机器人属于移动机器人,结构上采用左、右两个独立驱动轮,分别由两个直流电机驱动。为了使机器人在室内环境中能自由灵活地移动,设计了如图1所示的外形结构,左、右装有两个驱动轮,前、后装有两个万向轮。这种结构方式使机器人的自转中心与车体中心重合,当两个驱动轮以相反速度方向转动时,车体能绕自身的中心自转,便于在狭长的场所改变方向,避开障碍物。

　　2　驱鼠机器人控制系统的硬件电路设计

　　驱鼠机器人的控制系统包括驱鼠控制和移动机器人控制,控制系统主要包括微控制器模块、避障模块、沿墙跟踪模块、电机驱动模块、驱鼠模块以及电源模块等部分。控制系统的微控制器采用的是AT89S52单片机。

　　2·1　驱鼠装置的设计

　　经科学研究发现昆虫对超声波有不同程度的恐惧,因此驱鼠机器人的驱鼠装置就采用发射超声波方式驱鼠。超声波是一种人类听不到的声波,人类只能听到50~20 000Hz频率的声波,而大于20 000Hz的声波被称为超声波,超声波对人体无害,对家用电器也没有干扰。

　　超声波发射电路采用定时器555构成多谐振荡器产生,超声波发射的具体电路图如图2所示,复位端脚4由单片机I/O口控制,脚3为输出端,接超声波换能器,超声波发射换能器采用压电式超声波换能器。当单片机由脚4给NE555输入低电平时,电路停振;当单片机给高电平时,电路起振。电路可以通过调节电位器R1、R2,可以输出不同频率和不同占空比的超声波,其振荡频率由以下公式计算[1]: