一种自主轮式移动机器人控制系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种轮式移动机器人控制系统，其特征在于包括了车载和上位控制系统。所述的车载控制系统由控制、定位、安全防撞、通讯以及电机驱动转向等模块组成。上位控制系统通过无线通讯下达任务信息给车载控制系统；车载控制系统通过定位模块得到机器人本体的当前位姿数据，再通过计算机控制模块按照一定的控制策略计算得到相应的控制输入量；驱动转向模块接收到控制输入后，完成给定的控制命令，实现移动机器人的运动。本实用新型轮式移动机器人控制系统不仅可以按用户需求定制产品模块，而且能够实现较高的移动机器人运动精度。
【专利说明】一种自主轮式移动机器人控制系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种控制系统，尤其涉及一种自主轮式移动机器人控制系统。
【背景技术】
[0002]近年来，随着计算机、人工智能、机械电子以及自动化等技术的飞速发展，移动机器人的研究进入了一个崭新的阶段，其产品也被广泛应用在工厂、邮局、医院、家庭等领域。然而，现有的很多轮式移动机器产品功能单一，不能按用户需求定制产品，尤其是在运动控制精度方面，不能满足一些对精度有特别要求的场合。
【发明内容】
[0003]本实用新型所涉及的轮式移动机器人控制系统由车载控制系统和上位控制系统组成，其中车载控制系统又包括了控制模块、定位模块、安全防撞模块、通讯模块以及电机驱动转向模块。
[0004]所述的控制模块是整个移动机器人控制系统的核心部分，选用运动控制卡作为微控制器。
[0005]所述的定位模块采用激光导航定位方式，选用德国SICK公司的NAV200激光导航定位系统。
[0006]所述的安全防撞模块用于实时防止碰撞的发生，选用德国SICK公司S3000激光扫描式区域防护装置作为红外线激光束的安全系统。
[0007]所述的通讯模块采用无线局域网技术作为轮式移动机器人的通讯手段。
[0008]所述的电机驱动转向模块采用前轮驱动转向方案，分别由一个伺服电机单独控制轮式移动机器人的驱动和转向。
[0009]本实用新型提供的自主轮式移动机器人控制系统，具有如下有益效果:(I)由于使用运动控制卡作为微控制器，因此可以显著提高轮式移动机器人的运动精度；(2)由于采用模块化设计，用户可以定制适合自己的软硬件，适应性强；(3)由于采用车载控制和上位控制分离的方式，用户可以在上位控制端监视和处理各种数据，尤其是在一些条件恶劣的场所，用户可以远程操控，实用性强。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1是本实用新型实施例的系统结构图；
[0011]图2是激光定位模块的原理示意图；
[0012]图3是安全防撞模块的原理示意图。
【具体实施方式】
[0013]下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
[0014]如图1所示，本实用新型的自主轮式移动机器人控制系统，包括车载控制系统I和上位控制系统2，其中车载控制系统又包括了控制模块3、电机驱动转向模块4、激光导引定位模块5、安全防撞模块6以及通讯模块7。
[0015]如图2所示，本实用新型的激光定位模块5包括安装在移动机器人本体8上的激光头9和固定在墙面11)上的反射板10。在移动机器人本体8行驶过程中，导航定位系统的激光头9不断地向周围环境进行360°全方位扫描，同时发射不可见的激光束，并检测由预先垂直设定在移动机器人周围的反射板反射回来的激光束，通过测量反射板在参考坐标系中的几何关系，计算激光传感器系统在参考坐标系中的位置和方向，实时给出移动机器人的精确位姿信息。
[0016]如图3所示，本实用新型的安全防撞模块6安装在移动机器人本体8的前面，它不停地向外发射以恒定速度旋转的红外线脉冲束，当光束遇到前方物体时就会被反射回来，安全防撞模块6通过测量发射光束和反射光线之间的时间差就可以计算出前方物体与其的距离D，同时，前方物体所处的方向Θ可由安全防撞模块6上的角度感应器检测。前方物体的距离D和方向Θ —旦被确定，则物体的准确方位也随之确定。工作区域包括保护区和报警区两部分。当检测到有物体进入保护区域或者报警区域，安全防撞模块6就会相应地发出停机信号或者报警信号。
[0017]以上所述的实施例为本实用新型的最佳实施例，但并非用以限制本实用新型。在不背离本实用新型原理的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本实用新型做出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所属的权利要求范围之内。
【权利要求】
1.自主轮式移动机器人控制系统，包括车载控制系统和上位控制系统；所述的车载控制系统由控制模块、定位模块、安全防撞模块、通讯模块以及电机驱动转向模块组成。
2.根据权利要求1所述的自主轮式移动机器人控制系统，其特征在于:所述的控制模块选用运动控制卡作为微控制器，并插入PC机主板，实现对轮式移动机器人的精确运动控制。
3.根据权利要求1所述的自主轮式移动机器人控制系统，其特征在于:所述的定位模块采用激光导航定位方式，利用安装在轮式移动机器人本体上的激光头和安装在墙面的反射板实现自定位和导航。
4.根据权利要求1所述的自主轮式移动机器人控制系统，其特征在于:所述的安全防撞模块选用红外线激光束的安全系统实现防撞功能。
5.根据权利要求1所述的自主轮式移动机器人控制系统，其特征在于:所述的通讯模块采用无线局域网技术作为通讯方式。
6.根据权利要求1所述的自主轮式移动机器人控制系统，其特征在于:所述的电机驱动转向模块选用前轮驱动转向方式，在前轮分别安装一个伺服电机实现前轮驱动和前轮转向的功能。
7.根据权利要求1所述的自主轮式移动机器人控制系统，其特征在于:所述的上位控制系统由一台PC机远程操控实现。
【文档编号】G05D1/02GK203480308SQ201320425696
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年7月12日 优先权日:2013年7月12日
【发明者】尹晓红, 杨灿, 吴金洪 申请人:浙江师范大学