王海波

摘要：圖書館在現(xiàn)代社會文化的發(fā)展中具有重要的地位，圖書管理是一項系統(tǒng)工程，圖書管理助手機器人可以輔助管理人員完成很多工作，并且可以提高圖書管理的智能化，本文設(shè)計了一種圖書管理助手機器人，分析了它的驅(qū)動系統(tǒng)，設(shè)計了相應(yīng)的驅(qū)動電路，論述了其工作原理，達到了預(yù)期目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：圖書管理;機器人;驅(qū)動系統(tǒng)

隨著現(xiàn)代社會的發(fā)展，生產(chǎn)力水平的提高，人們的物質(zhì)需求得到了極大的滿足。伴隨著物質(zhì)文化的滿足，人們越來越重視精神文化的建設(shè)，圖書館作為重要的文化活動場所和載體，它的建設(shè)越來越得到人們的重視，圖書館的建設(shè)水平常常是城市文化的建設(shè)標(biāo)志[1-3]。大型圖書館的管理，是一個非常復(fù)雜的系統(tǒng)工程，除了正常的人員配備外，往往還要蘊含一些現(xiàn)代科技的元素，圖書管理助手機器人在這種背景下得到了人們的重視，它不僅可以輔助管理人員管理，還可以進行簡單的運輸，介紹圖書知識 [4-6]。本文提出了一種圖書管理助手機器人，對它的驅(qū)動系統(tǒng)進行了研究。

1 圖書管理助手機器人驅(qū)動結(jié)構(gòu)

圖書管理助手機器人為三輪結(jié)構(gòu)，前面兩輪為主動輪，由直流電機驅(qū)動，后面的車輪為從動輪驅(qū)動方式為差動。

電機參數(shù)為：品牌：GEARED DC MMOTR;電壓：24V;型號：36SYM0601B;減速器減速比：1：56;輸出轉(zhuǎn)速：180r/m;功率：100W。

2 電機驅(qū)動電路

如圖1所示，圖書管理助手機器人速度控制模塊為Atmega16，該單片機采用積分分離的PID算法，對電機進行開環(huán)控制，功率H橋進行連接，采用碼盤對速度進行反饋，用RS485進行通信，接收主機命令，來完成啟動，正、反轉(zhuǎn)，變速，停止動作。功率驅(qū)動模塊由PD4和PD5產(chǎn)生，產(chǎn)生的指令為PWM1、PWM2。

3 功率驅(qū)動電路

如圖2所示，功率驅(qū)動電路有兩個作用，保護單片機系統(tǒng)和輸出PWM控制信號。工作過程如下：單片機發(fā)出驅(qū)動控制信號，光耦元件6N137隔離信號，兩個管理芯片IR2112接收信號，對信號進行功率放大、電壓遷移、延遲處理，按照時序送給4個IRF3808柵極，IRF3808具有場效應(yīng)。該工作回路最大連續(xù)工作電流可以達到140A，電壓可以達到75V，可以滿足驅(qū)動電機工作要求。

機器人工作過程中，需要對直流電機的負載進行監(jiān)視，這個功能用電流檢測電路完成，并且要求電流通路不中斷。為了滿足這個要求，通常需要一個變阻器安裝在電流通路中，電阻器兩端的電壓有一個放大器測量[4-6]。測量原理如下。

在H橋的低壓側(cè)加上一個阻值為0.33Ω的功率電阻R29，根據(jù)，如果測出功率電阻R兩端的電壓，就可以求出流經(jīng)H橋的電流。

為了防止電流過大對電機造成損壞，需要對H橋的開關(guān)進行控制，具體方法如下，在比較器LM393上設(shè)定給定電壓U0，比較電壓U1，這里可以取功率電阻兩端電壓為比較電壓，可調(diào)電阻輸出電壓為給定電壓，當(dāng)U1> U0時，表明電流過大，比較器輸出為真值，該輸出信號經(jīng)邏輯計算后送給IR2112，使其關(guān)閉，即關(guān)斷H橋。

4 結(jié)論

通過對圖書管理助手機器人的結(jié)構(gòu)特點分析，設(shè)計了相應(yīng)的電機驅(qū)動電路和功率驅(qū)動電路，并且對兩種電路進行了工作過程分析，研究表明，兩種電路可以完成機器人要求的相應(yīng)工作任務(wù)，達到了預(yù)期目標(biāo)。

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