的上表面，红外测距仪22采用阵列方式安装于中间隔板7的下表面。
[0025]本发明实施例中，底盘4、中间隔板7以及托盘8均呈圆盘型，隔板立柱6的下端固定在底盘4上，中间隔板7支撑在隔板立柱6的顶端，底盘4上设置四根隔板立柱6。托盘立柱12的下端固定在中间隔板7上，托盘8支撑在托盘立柱12的顶端，中间隔板7上也设置四根托盘立柱12，且托盘立柱12位于隔板立柱6的正上方。
[0026]驱动轮13对称分布于底盘4的下方，运动控制系统包括运动控制器16以及用于独立驱动每个驱动轮13转动的驱动装置，所述驱动装置包括驱动电机23以及与所述驱动电机23连接的电机驱动器11，所述驱动电机23固定于底盘4的下表面，且驱动电机23的输出轴上设置电机带轮29，所述电机带轮29通过传动带26与减速机27的输入轴连接，驱动轮13与减速机27的输出轴连接；
电机驱动器11位于底盘4上，且电机驱动器11与运动控制器16连接，且运动控制器16还与驱动电机23上的电机码盘30连接。
[0027]本发明实施例中，底盘4上设置两个驱动轮13，两个驱动轮13在底盘4上呈对称分布，每个驱动轮13与对应的驱动装置连接，驱动装置均与运动控制器16连接。驱动电机23固定在底盘4上，驱动电机23上具有电机码盘30，驱动电机23的输出轴通过联轴器24与电机带轮29连接，其中，电机带轮29安装于电机带轮架25上，电机带轮29能在电机带轮架25上转动，驱动电机23通过电机带轮29以及传动带26驱动减速机27的输入轴转动，驱动轮13与减速机27的输出轴连接，即能实现控制驱动轮13的转动。为了确保驱动轮13转动的稳定性以及可靠性，在所述减速机27的外侧设置驱动轮支架14，驱动轮13位于减速机27与驱动轮支架14之间。
[0028]运动控制器16通过电机驱动器11采用驱动电机23的转动，底盘4上设置两个电机驱动器11，电机驱动器11与驱动电机23之间的配合形式为本技术领域人员所熟知，此处不再赘述。此外，在底盘4上还设有用于提供机器人工作所需的电池组20，所述电池组20上设有电源管理模块21，电源管理模块21与车载控制器17连接，车载控制器17通过电源管理模块21能实现对电池组20的充放电状态的有效控制。
[0029]所述底盘4上还设有辅助轮10，所述辅助轮10通过辅助轮架28安装于底盘4上，辅助轮10与驱动轮13均位于底盘4的下方，且辅助轮4与驱动轮13在底盘4上呈间隔分布。
[0030]本发明实施例中，辅助轮架28的一端与底盘4固定，辅助轮10位于辅助轮架28的另一端，两驱动轮13之间有一个辅助轮10，通过辅助轮10与驱动轮13的配合，提高机器人运动的稳定性。
[0031]所述车载控制器17以及运动控制器16均位于中间隔板7上，且在所述中间隔板7上还设有麦克风18，所述麦克风18与车载控制器17连接。本发明实施例中，车载控制器17通过串口与运动控制器16连接，通过麦克风18能实现声音的输入输出，所述托盘8上设有摄像头9以及用于进行交互的人机界面，所述摄像头9、人机界面均与车载控制器17连接。人机界面可以包括触摸屏以及与所述触摸屏连接配合的无线通信模块，所述无线通信模块包括WIF1、红外模块或蓝牙模块等形式，通过无线通信模块或触摸屏能向车载控制器17传输相应的命令，车载控制器17能对所述命令解析后，通过运动控制器16控制驱动轮13进行所需的运动。通过摄像头9能可以作为远程活动监控，可以实现对运动目标的检测和跟踪。此外，所述运动控制器16还与陀螺仪31以及行程开关32连接。
[0032]本发明实施例中，驱动轮13、辅助轮10以及驱动电机23等可以形成执行层2，所述底盘4上的超声波传感器15、底盘4上方的红外测距仪22以及电机驱动器11等形成感知层3，车载控制器17、运动控制器16以及麦克风18等用于形成控制层4，在托盘8上的摄像头9以及人机界面用于形成负载层5。
[0033]本发明车载控制器17对超声波传感器15检测的超声波距离信息、红外测距仪22检测的红外距离信息以及激光测距仪19检测的激光距离信息进行融合并提取直线特征，采用粒子滤波方式能构建所需的室内地图，避免现有室内机器人需要安装定位路标以及需要预置地图等缺点，提高环境适应能力；利用自适应蒙特卡罗定位法确定位置，并利用A*路径规划方法进行路径规划，使机器人在室内的运动更具有目的性，通过人机界面能实现所需的人机交互，安全可靠。
【主权项】
1.一种面向家庭服务的室内轮式机器人，包括机器人架体以及位于所述机器人架体底端用于行走的驱动轮(13)，所述机器人架体上还设有用于控制驱动轮(13)运动状态的运动控制系统以及与所述运动控制系统连接的车载控制器(17);其特征是:在机器人架体上还设有感知室内环境的环境感知传感器，所述环境感知传感器包括位于机器人架体内下部的超声波传感器(15)、位于所述超声波传感器(15)上方的红外测距仪(22)以及位于所述红外测距仪(22)上方的激光测距仪(19)，所述超声波传感器(15)、红外测距仪(22)以及激光测距仪(19)均与车载控制器(17)连接； 所述车载控制器(17)对超声波传感器(15)检测的超声波距离信息、红外测距仪(22)检测的红外距离信息以及激光测距仪(19)检测的激光距离信息进行数据融合，并利用粒子滤波法构建地图； 车载控制器(17)在构建地图后，利用自适应蒙特卡罗定位法确定位置，并利用A*路径规划方法进行路径规划，以通过运动控制系统控制驱动轮(13)按照规划后的路径运动。2.根据权利要求1所述的面向家庭服务的室内轮式机器人，其特征是:所述机器人架体包括位于下部的底盘(4)、位于底盘(4)上方的中间隔板(7)以及位于所述中间隔板(7)上方的托盘(8);在底盘(4)与中间隔板(7)间设置用于支撑所述中间隔板(7)的隔板立柱(6)，在中间隔板(7)与托盘(8)间设置用于支撑所述托盘(8)的托盘立柱(12); 驱动轮(13)位于底盘(4)的下方，超声波传感器(15)采用阵列方式安装于底盘(4)上，激光测距仪(19)安装于中间隔板(7)的上表面，红外测距仪(22)采用阵列方式安装于中间隔板(7)的下表面。3.根据权利要求2所述的面向家庭服务的室内轮式机器人，其特征是:驱动轮(13)对称分布于底盘(4)的下方，运动控制系统包括运动控制器(16)以及用于独立驱动每个驱动轮(13)转动的驱动装置，所述驱动装置包括驱动电机(23)以及与所述驱动电机(23)连接的电机驱动器(11)，所述驱动电机(23)固定于底盘(4)的下表面，且驱动电机(23)的输出轴上设置电机带轮(29 )，所述电机带轮(29 )通过传动带(26 )与减速机(27 )的输入轴连接，驱动轮(13)与减速机(27)的输出轴连接； 电机驱动器(11)位于底盘(4)上，且电机驱动器(11)与运动控制器(16)连接，且运动控制器(16 )还与驱动电机(23 )上的电机码盘(30 )连接。4.根据权利要求2所述的面向家庭服务的室内轮式机器人，其特征是:所述底盘(4)上还设有辅助轮(10 )，所述辅助轮(10 )通过辅助轮架(28 )安装于底盘(4 )上，辅助轮(10 )与驱动轮(13)均位于底盘(4)的下方，且辅助轮(4)与驱动轮(13)在底盘(4)上呈间隔分布。5.根据权利要求3所述的面向家庭服务的室内轮式机器人，其特征是:所述车载控制器(17)以及运动控制器(16)均位于中间隔板(7)上，且在所述中间隔板(7)上还设有麦克风(18 )，所述麦克风(18 )与车载控制器(17 )连接。6.根据权利要求2所述的面向家庭服务的室内轮式机器人，其特征是:所述托盘(8)上设有摄像头(9)以及用于进行交互的人机界面，所述摄像头(9)、人机界面均与车载控制器(17)连接。7.根据权利要求3所述的面向家庭服务的室内轮式机器人，其特征是:所述运动控制器(16 )还与陀螺仪(31)以及行程开关(32 )连接。
【专利摘要】本发明涉及一种面向家庭服务的室内轮式机器人，其包括机器人架体以及驱动轮，机器人架体上还设有运动控制系统以及车载控制器；在机器人架体上还设有感知室内环境的环境感知传感器，环境感知传感器包括位于机器人架体内下部的超声波传感器、红外测距仪以及激光测距仪，车载控制器对超声波传感器检测的超声波距离信息、红外测距仪检测的红外距离信息以及激光测距仪检测的激光距离信息进行数据融合，并利用粒子滤波法构建地图；车载控制器在构建地图后，利用自适应蒙特卡罗定位法确定位置，并利用A*路径规划方法进行路径规划，以通过运动控制系统控制驱动轮按照规划后的路径运动。本发明有效满足家庭服务的要求，环境适应能力强，安全可靠。
【IPC分类】G05D1/02
【公开号】CN105320137
【申请号】CN201510787005
【发明人】宋旭超, 赵旦谱
【申请人】江苏物联网研究发展中心
【公开日】2016年2月10日
【申请日】2015年11月16日