一种双核四轮驱动UWB定位割草机器人及其控制方法与流程

文档序号:20669196发布日期:2020-05-08 17:10阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种双核四轮驱动uwb定位割草机器人,其特征在于,包括割草机器人本体、充电定位站和uwb辅助定位基站;割草机器人本体包括有机身、行走电机、减速器、主动轮、割草电机、割刀、碰撞杆、uwb定位标签、充电对接器、控制器、电池;所述控制器包括dsp处理器和fpga处理器;

所述充电定位站包括有充电系统和uwb定位基站,所述充电定位站固定在草地上,能够给割草机器人提供自动充电,并设有雨棚,能在下雨时保护割草机器人电子设备;

所述uwb辅助定位基站安装在草地上固定位置;两个uwb辅助定位基站与充充电定位站之间通过uwb通信,能够形成uwb定位系统,且通过三角定位法算法得出安装有uwb定位标签的割草机器人位置。

2.根据权利要求1所述的一种双核四轮驱动uwb定位割草机器人,其特征在于,所述dsp处理器的输入端分别连接uwb定位标签、倾斜传感器、碰撞传感器、雨水传感器、陀螺仪和控制面板,所述dsp处理器的输出端连接fpga处理器的输入端,所述fpga处理器的输出端与行走电机、割草电机之间相互连接,通过fpga处理器输出控制命令至行走电机和割草电机,所述fpga处理器输入端还采集行走电机、割草电机的速度位置信息。

3.根据权利要求1或2所述的一种双核四轮驱动uwb定位割草机器人,其特征在于,所述行走电机采用直流无刷伺服电机,且所述行走电机依次连接减速器和主动轮;所述割草电机采用直流无刷电机,且所述直流无刷电机连接割刀,所述割刀有双层。

4.根据权利要求3所述的一种双核四轮驱动uwb定位割草机器人,其特征在于,所述uwb定位标签设有两个,第一uwb定位标签设置于机身后部中间,第二uwb定位标签设置于机身前部中间;所述第一uwb定位标签位于第二uwb定位标签的正后方,第一uwb定位标签和第二uwb定位标签中线的连线始终为机身中轴线,第一uwb定位标签和第二uwb定位标签的安装高度一致。

5.根据权利要求4所述的一种双核四轮驱动uwb定位割草机器人,其特征在于,所述uwb定位基站与第一uwb辅助定位基站、第二uwb辅助定位基站通过uwb通信构成机身坐标定位系统;在机身坐标定位系统中,主控单元采用三角定位算法分别获得第一uwb定位标签的绝对坐标、第二uwb定位标签的绝对坐标以及机身的绝对坐标。

6.根据权利要求5所述的一种双核四轮驱动uwb定位割草机器人,其特征在于,所述充电对接器安装于机身前部,且所述充电对接器连接电池,为电池进行充电;所述电池分别为dsp处理器和fpga处理器提供电能。

7.一种基于权利要求6所述的双核四轮驱动uwb定位割草机器人控制方法,其特征在于,包括以下步骤:

s1,割草机器人启动后将先进行初始化;采用启动权限保护,需输入权限密码,割草机器人才能启动工作,否则割草机器人就待在原地等待权限开启命令;

s2,初始化后将进入主程序循环;检测各模块工作是否正常,检测电池电压是否过低若电压过低,将提示电量低无法工作,并进入充电模式;

s3,检测uwb定位程序是否正常,如果uwb定位出现丢失,即进入停机自锁模式,若正常则转s4;

s4,查询控制面板按键及其标志位;通过控制面板和割草机器人交互,设定基础参数;割草机器人将存储相关信息在主存储器中,并将影响相关的标志位;

s5,查询是否需要出充电站,如果割草机器人在充电站中,并且用户需要割草机器人出充电站,割草机器人将执行出充电站程序;dsp会自动断开连接线与交流电源的连接,割草机器人转为蓄电池供电状态;

s6,查询是否执行割草任务,如果需要执行割草任务,割草机器人将进入割草任务工作模式,否者将进入下个循环;

s7,特殊情况通过中断服务程序进行,如倾斜传感器、碰撞传感器、雨水传感器将会影响中断标志位;如果中断标志位使能,程序将保存现场,进入中断服务程序;

s8,进入中断服务程序后,将检查相关标志位;如果倾斜传感器标志位使能,则代表割草机器人已经翻倒,此时dsp和fpga经内部伺服控制程序调整直流无刷伺服电机u、v、x、y的pwm输出,立刻停止割刀电机与行走电机的运行,并复位软件,防止事故发生;

s9,如果碰撞传感器标志位使能,则说明前方有障碍物,此时将执行避障程序;

s10,如果雨水传感器标志位使能,则说明已经下雨,此时潮湿的草地已经不适合割草工作,割草机器人将执行返回充电站程序;

s11,在割草机器人返回充电站后,割草机器人上的充电对接器将与充电定位站上的充电系统对接。

8.根据权利要求7所述的一种双核四轮驱动uwb定位割草机器人控制方法,其特征在于,s9中执行避障程序的过程为:dsp和fpga经内部伺服控制程序调整直流无刷伺服电机u、v、x、y的pwm输出,控制割草机器人在安全范围内停车,割草机器人将后退一段距离,并向右转绕行障碍物;在割草机器人运动过程中,磁电传感器会时刻检测直流无刷伺服电机u、v、x、y的运动速度和位移,并反馈给fpga,由fpga二次调整直流无刷电机u、v、x、y的pwm波控制信号以满足实际需求;在绕过障碍物后割草机器人将继续之前割草工作。

9.根据权利要求7所述的一种双核四轮驱动uwb定位割草机器人控制方法,其特征在于,s10中执行返回充电站程序的过程为:dsp根据机器人规划的返回充电站路径,把直流无刷伺服电机u、v、x、y要运转的距离sx转化为加速度、速度和位置参考指令值,然后dsp再结合电机u、v、x、y的磁电传感器的反馈生成驱动直流无刷伺服电机u、v、x、y的驱动信号,驱动信号经功率桥放大后驱动直流无刷伺服电机u、v、x、y以相反的方向运动,在运动过程磁电传感器实时反馈电机的运行参数给fpga,根据反馈参数二次微调电机u、v、x、y的pwm控制信号,来进行闭环控制,使得割草机器人按照规划路径行走。

10.根据权利要求7所述的一种双核四轮驱动uwb定位割草机器人控制方法,其特征在于,s11中与充电定位站上的充电系统对接的方法为:dsp会自动断开连接线与蓄电池的连接,割草机器人转为交流供电状态,交流电源对系统中的蓄电池充电;此时割草机器人入停机自锁模式,割草机器人将锁定在充电站,即使在外力影响下也不再移动,保证充电过程的安全稳定。


技术总结
本发明公开了一种双核四轮驱动UWB定位割草机器人及其控制方法,包括割草机器人本体、充电定位站和UWB辅助定位基站;割草机器人采用DSP+FPGA双核处理器协同工作设计,能够大幅提高运算速度与控制精度,基于最新嵌入式技术的伺服系统,采用智能割草任务程序,建立割草区域栅格地图,进行全局覆盖路径规划,标记已割区域和未割区域,能够极大提高割草效率,减少草地漏割现象。

技术研发人员:陈禹伸;李华京
受保护的技术使用者:江苏若博机器人科技有限公司;垒途智能教科技术研究院江苏有限公司
技术研发日:2019.11.15
技术公布日:2020.05.08
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