[发明专利]基于能源替代技术的智能运动装置及其运动控制方法

权利要求书

1.基于能源替代技术的智能运动装置，其特征在于，该智能运动装置的结构共包括三层：第一层为单晶硅光伏板；第二层为整个装置的核心大脑树莓派控制板和前后置摄像头；第三层为智能运动装置的电路板，其上面包括红外传感器、激光传感器、麦克风、陀螺仪、电机驱动模块、蓄电池、40P线排和支撑杆；

结合太阳能光伏发电技术和储能技术可为整个系统提供所需的电能，在该装置的顶部放置单晶硅光伏板利用光生伏特效应将太阳能转化为电能，转化后的电能为蓄电池进行充电，然后蓄电池内部储存的电能可为整个智能运动装置提供电能；同时整个装置里装有两块蓄电池GB1和GB2，通过与光伏板、树莓派控制板、电路板相结合实现蓄电池一用一备的供电方案，即可实现为该装置提供源源不断的清洁电能；

电路板内置有AD电压采样芯片，利用AD芯片可以采集光伏板产生的电压、蓄电池GB1和GB2产生的电压值，然后将采集到的电压信号传递给树莓派控制板，树莓派控制板处理信号后再将动作指令传递给电路板上的三极管来控制其通断，最后再通过三极管的导通和断开来进一步控制两块蓄电池的充放电；

装置的系统控制包括输入模块、控制模块、输出模块和电源管理模块四部分；其中输入模块包含摄像头和麦克风，信号传输给树莓派控制板；

红外传感器、激光传感器、陀螺仪和编码器输入部分可将收集到相关信号传输到该装置的电路板；

控制模块包括树莓派控制板和电路板，且此二者之间可以将信息进行交互传输，控制模块的主要作用是将输入模块的信息进行收集处理后，在把相应的动作指令传输给输出模块；

输出模块主要由电机驱动模块组成，接收到控制模块传输的动作指令后，通过电机驱动该装置进行精准运动；

最后的电源管理模块则用于为整个装置提供电能，该装置设计采用两块蓄电池，可实现一用一备的设计方案，进而实现源源不断的电能供应，通过以上四个系统控制原理模块之间的相互配合即可实现装置的自动运行；

智能运动装置从设计上采用模块化思想，把光伏板、树莓派控制板、前后置摄像头、电路板主要部件和接口电路都模块化，封装成为一个可插拔的器件；

当装置较简单的工作环境时依靠第三层的电路板即可维持装置进行正常的运行，此时把光伏板，树莓派，摄像头器件拆除即可；

当装置处于较复杂的工作环境时，则可能需要装配上树莓派控制板才能保障其进行正常的运行；

当装置需要进行长时间长距离的工作任务时，则需要安装光伏板模块为装置提供续航；

故装置的模块化设计也可使该智能运动装置更好的去适应不同的运行环境和工作任务；

封闭路径判断：

当运动装置在搜索的过程中，发现前方的坐标点（记作(XX,YX)）为已走过的路径或者前方坐标点超出范围时，即可判断当前路径为封闭路径，封闭路径的范围为所有坐标点步数大于交叉点(XX,YX)的步数（记作NX）的坐标点；

当遇到封闭路径且当前路径非死胡同的情况下，就需要判断下一点为外卷路径坐标点或内卷路径坐标点，其方法如下：

从目标点开始以X坐标递减的方式检查该坐标点(XJ,YJ)是否与封闭路径交叉，直到XJ为0，并记录交叉的次数为n，交叉的依据为该点为已走路径且该点的行进方向为垂直方向；

若交叉次数n 为偶数（包括0），则说明目标点在封闭路径之外，否则说明目标点位于封闭路径之内；

运动装置搜索的下一点坐标位于封闭路径之外或之内；

若下一点与目标点在同一侧，则认为下一点的方向为内卷方向，否则为外卷方向。