通用移动底盘控制系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及移动机器人领域中的移动底盘控制技术，具体地，涉及一种通用移动底盘控制系统。
【背景技术】
[0002]在移动机器人领域中，移动底盘是其中最核心部件。而移动底盘常见的导航方式有磁导航、惯性导航、激光导航、视觉导航等多种导航方式。不同的导航方式采用的传感器也不一样，有磁导航传感器、陀螺仪、激光扫描测距仪、双目视觉等。这些传感器的接口方式多种多样，有总线型的，也有模拟量输出的，即使同一类传感器，不同公司生产的产品接口方式也多样。同时，移动底盘大多采用轮式驱动，驱动电机有多种，比如步进电机、直流有刷电机以及直流无刷电机，并且根据负载不同，驱动功率也从十几瓦到一两百瓦不等。正由于传感器接口方式的多样和底盘驱动形式的多样，导致移动底盘产品的多样性和移动底盘控制系统的移植性不强、通用性不高。
[0003]经过对现有技术文献的检索发现，中国申请号为201220347852.4，授权公告号为CN202641571U，名称为移动机器人通用模块化轮式底盘的实用新型，给出了一种基于四轮驱动和超声波雷达防撞的移动机器人通用轮式底盘结构。中国申请号为201320389947.7，授权公告号为CN203331024U，名称为一种模块化通用轮式移动机器人的实用新型，给出了一种基于三轮式和底盘、托板、搭载板三层层叠互联的通用轮式移动机器人结构。两项专利虽然都针对轮式移动机器人的通用性设计问题，但解决的都是结构设计的通用性和模块化，不能很好的解决由不同移动底盘传感器接口方式的多样和底盘驱动形式的多样带来的底盘控制系统的不通用问题，也就不能很好的满足各类移动机器人对底盘控制系统快速设计、快速开发和快速测试的要求。
【实用新型内容】
[0004]针对现有技术中的缺陷，本实用新型的目的是提供一种通用移动底盘控制系统，可以克服由不同移动底盘传感器接口方式的多样性和底盘驱动形式的多样性带来的底盘控制系统的不通用的问题。
[0005]根据本实用新型提供的通用移动底盘控制系统，包括通用传感器接口模块、通用底盘控制模块、通用电机驱动模块以及配置模块；
[0006]其中，所述通用传感器接口模块通过所述通用底盘控制模块连接所述通用电机驱动模块;所述配置模块连接所述通用底盘控制模块。
[0007]优选地，所述通用传感器接口模块包括总线通信接口单元、离散信号接口单元和模拟信号接口单元；
[0008]其中，所述总线通信接口单元、所述离散信号接口单元和所述模拟信号接口单元以并联的方式连接所述通用电机驱动模块的传感器多路选择矩阵单元；
[0009]总线通信接口单元用于连接总线输出型的传感器，离散信号接口单元用于连接输出为TTL电平或CMOS电平信号的传感器，模拟信号接口单元用于连接模拟量输出的传感器。
[0010]优选地，所述的通用底盘控制模块包括传感器多路选择矩阵单元、多传感器信息融合单元、路径轨迹跟踪单元、驱动器多路选择矩阵单元、电机驱动控制单元和第一无线通信接口单元；
[0011]其中，所述传感器多路选择矩阵单元依次通过所述多传感器信息融合单元、所述路径轨迹跟踪单元、所述驱动器多路选择矩阵单元连接所述电机驱动控制单元；
[0012]所述传感器多路选择矩阵单元和所述驱动器多路选择矩阵单元分别通过所述第一无线通信接口单元连接所述配置模块。
[0013]优选地，所述配置模块包括用户配置界面和第二无线通信接口单元；
[0014]其中，所述第二无线通信接口单元通过所述第一无线通信接口单元连接所述传感器多路选择矩阵单元和所述驱动器多路选择矩阵单元。
[0015]优选地，所述通用电机驱动模块包括步进电机驱动单元、直流有刷电机驱动单元、直流无刷电机驱动单元和永磁同步电机驱动单元；
[0016]其中，所述步进电机驱动单元、所述直流有刷电机驱动单元、所述直流无刷电机驱动单元和所述永磁同步电机驱动单元以并联的方式连接电机驱动控制单元，接收电机驱动控制单元传输过来的脉宽调制信号。
[0017]优选地，所述用户配置界面用于生成传感器配置矩阵和驱动电机配置矩阵；
[0018]所述传感器配置矩阵通过多传感器信息融合技术实现通用传感器接口模块通用；
[0019]驱动电机配置矩阵通过多类电机的驱动控制技术实现通用电机驱动模块的通用。
[0020]优选地，所述总线通信接口单元包括有线通信接口和无线通信接口；
[0021]所述有线通信接口包括串口、CAN总线和以太网中的任一种或任多种;所述无线通信接口包括WiFi模块、蓝牙模块和ZigBee模块中的任一种或任多种。
[0022]优选地，所述通用电机驱动模块用于驱动移动底盘中选用的多种不同类型电机；多种不同类型电机包括步进电机、直流有刷电机、直流无刷电机和永磁同步电机。
[0023]优选地，所述步进电机驱动单元包括相连的第一集成驱动芯片和MOS管搭建的H桥驱动电路;所述直流有刷电机驱动单元包括相连的第二集成驱动芯片和MOS管搭建的H桥驱动电路;所述直流无刷电机驱动单元包括相连的第三集成驱动芯片和MOS管搭建的三相桥驱动电路;所述永磁同步电机驱动单元包括相连的第四集成驱动芯片和MOS管搭建的三相桥驱动电路；
[0024]所述第一集成驱动芯片、所述第二集成驱动芯片、所述第三集成驱动芯片以及所述第四集成驱动芯片连接所述电机驱动控制单元。
[0025]优选地，所述多传感器信息融合单元用于实时处理移动底盘多种传感器的信息融合，所述电机驱动控制单元用于多种不同类型移动底盘电机的数字驱动控制。
[0026]与现有技术相比，本实用新型具有如下的有益效果:
[0027]1、本实用新型的硬件系统中的处理器具有高速的计算能力，其中，通过传感器接口模块配备了丰富的I/O接口模块支持，用户可以根据需要进行组合；
[0028]2、本实用新型的软件系统功能强大且使用方便，包含多传感器信息融合单元、路径轨迹跟踪单元、运动控制技术、多类电机的驱动控制单元和基于无线通信的用户配置界面；
[0029]3、根据实际移动底盘相连的传感器和驱动电机，通过本实用新型可快速配置生成具备自主导航的移动底盘，从而很好的解决由不同移动底盘传感器接口方式的多样和底盘驱动形式的多样带来的底盘控制系统的不通用问题，也就很好的满足各类移动机器人对底盘控制系统快速设计、快速开发和快速测试的要求；
[0030]4、本实用新型具有高度的集成性和模块性，允许用户根据需求来快速组建移动底盘产品，无论是软件还是硬件，都提供了多项选择。
【附图说明】
[0031]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
[0032]图1为本实用新型的结构不意图。
【具体实施方式】
[0033]下面结合具体实施例对本实用新型进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本实用新型的保护范围。
[0034]在本实施例中，本实用新型提供的通用移动底盘控制系统，包括通用传感器接口模块1、通用底盘控制模块2、通用电机驱动模块3以及配置模块4;
[0035]其中，所述通用传感器接口模块I通过所述通用底盘控制模块2连接所述通用电机驱动模块3;所述配置模块4连接所述通用底盘控制模块2。
[0036]所述通用传感器接口模块I包括总线通信接口单元11、离散信号接口单元12和模拟信号接口单元13;其中，所述总线通信接口单元11、所述离散信号接口单元12和所述模拟信号接口单元13以并联的方式连接所述通用电机驱动模块3的传感器多路选择矩阵单元21;总线通信接口单元11用于连接总线输出型的传感器，接收总线输出的各类传感器的实测数据，并传输至传感器多路选择矩阵单元;离散信号接口单元12用于连接输出为TTL电平或CMOS电平信号的传感器，接收TTL或CMOS电平信号输出的各类传感器的实测数据，并传输至传感器多路选择矩阵单元;模拟信号接口单元13用于连接模拟量输出的传感器，接收模拟量输出的各类传感器的实测数据，并传输至传感器多路选择矩阵单元。
[0037]所述的通用底盘控制模块2包括传感器多路选择矩阵单元21、多传感器信息融合单元22、路径轨迹跟踪单元23、驱动器多路选择矩阵单元24、电机驱动控制单元25和第一无线通信接口单元26;其中，所述传感器多路选择矩阵单元21依次通过所述多传感器信息融合单元22、所述路径轨迹跟踪单元23、所述驱动器多路选择矩阵单元24连接所述电机驱动控制单元25;所述传感器多路选择矩阵单元21和所述驱动器多路选择矩阵单元24分别通过所述第一无线通信接口单元26连接所述配置模块4。
[0038]更为具体地，传感器多路选择矩阵单元21连接第一无线通信接口单元26和多传感器信息融合单元22，接收通用传感器接口模块I传输过来的产品实际相连的多路传感器数据，并根据通过第一无线通信接口单元26接收到的传感器配置矩阵，对多路传感器数据进行矩阵变换映射的预处理，再将处理后的数据传输至多传感器信息融合单元。多传感器信息融合单元22连接路径轨迹跟踪单元23，多传感器信息融合单元可以处理各类传感器的信息融合，具有较高的系统容错性和实时性，其对经由传感器多路选择矩阵后的每路传感器数据进行各自独立的特征提取和识别处理，获得每路传感器的估计信息，再根据判决准则对每路传感器的决策结果进行融合优化，最后得到多传感信息融合系统的决策结果，并传输至路径轨迹跟踪单元。路径轨迹跟踪单元23连接驱动器多路选择矩阵单元24，路径轨迹跟踪单元23接收多传感信息融合单元发送过来的目标点坐标信息、底盘坐标信息、障碍物信息以及电机旋转角度测量信息，实现带避障约束的轨迹规划、速度闭环控制，控制量输出至驱动器多路选择矩阵单元24。驱动器多路选择矩阵单元24