一种自主移动机器人控制系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及机器人领域，尤其涉及一种自主移动机器人控制系统。
【背景技术】
[0002]地面移动机器人是脱离人的直接控制，采用遥控、自主或半自主等方式在地面运动的物体。地面移动机器人的研宄最早可追溯到五十年代初，美国Barrett Electronics公司研宄开发出世界第一台自动引导车辆系统。由于当时电子领域尚处于晶体管时代，该车功能有限，仅在特定小范围运动，目的是提高运输自动化水平。到了六、七十年代，美国仙童公司研制出集成电路，随后出现集成微处理器，为控制电路小型化奠定了硬件基础。到了八十年代，国外掀起了智能机器人研宄热潮，其中具有广阔应用前景和军事价值的移动机器人受到西方各国的普遍关注。在移动机器人的发展中，出现两个机器人大国，一个是日本，一个是美国。时至今日，各种类型的地面机器人纷纷研制出来，其应用范围从民用、工用到军用，涉及人类活动的方方面面。现有的自主移动机器人控制系统，并不能很好地控制机器人自主移动，行走能力和作业能力都有待提高。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种自主移动机器人控制系统，能够控制机器人自主移动，行走能力和作业能力都有显著的提高。
[0004]一种自主移动机器人控制系统，包括搭载设备模块、电源模块、计算机控制模块和传感器模块，计算机控制模块分别通过RS-485总线与搭载设备模块、电源模块、传感器模块相连接，所述搭载设备模块包括运动底盘、电机控制器、电机和编码器，电机控制器和电机相连接，所述电源模块包括箱体、充电电池、电源管理、电源保护系统、指示灯和充电器，电源模块与电机相连接，所述计算机控制模块包括嵌入式CPU、PCMCIA形式的802.llb/g网卡和USB摄像头，计算机控制模块设于传感器模块上方，所述传感器模块包括壳体、光电开关传感器、超声声呐、传感器信号处理主板、GPS接收机、1-3轴电子罗盘、加速度传感器和摄像机信号处理模块。
[0005]可选的，所述传感器模块还包括24V电源接口和DS9-9针数据总线口。
[0006]可选的，所述运动底盘包括两个橡胶轮、两个电机和安装平板，所述电机上设有减速器和编码盘。
[0007]可选的，一种自主移动机器人控制系统还包括:基本底盘，通过4个螺栓与传感器模块固定连接。
[0008]可选的，所述计算机控制模块还包括:支架和4个橡胶缓冲垫，所述支架由4枚螺栓连接，所述橡胶缓冲垫设于嵌入式CPU底部。
[0009]可选的，所述电源模块还包括交流输入口。
[0010]可选的，所述运动底盘与电源模块通过两个12针的航空插头相连接，所述电源模块与传感器模块通过一个25针的D形头相连接，所述传感器模块与计算机模块通过一个25针的D形头相连接。
[0011 ] 可选的，所述运动底盘采用的是履带复合式底盘。
[0012]本实用新型采用上述结构后，成为一款主要面向教育与科研的地面移动通用性平台。它是具有高性价比的高端自主移动机器人教学科研实验系统，它采用模块化的设计理念，更加强调应用。采用高负载能力和高运动精度的直流伺服控制，计算机控制可选用高性能工业PC或博创先进的嵌入式控制器，外围硬件可选配超声传感器、红外、视觉、罗盘、GPS等传感器和机械手等执行器，可用于高端的机器人创新实验和高校机器人教育。
【附图说明】
[0013]图1为本实用新型一个实施例中提供的自主移动机器人控制系统的结构示意图；
[0014]图2为本实用新型一个实施例中提供的电源输入及简单保护电路的示意图。
[0015]图3为本实用新型一个实施例中提供的模块扩展接口电路图。
【具体实施方式】
[0016]为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0017]根据本实用新型一个实施例，如图1、图2和图3所示，提供一种自主移动机器人控制系统，包括搭载设备模块、电源模块、计算机控制模块和传感器模块，计算机控制模块分别通过RS-485总线与搭载设备模块、电源模块、传感器模块相连接，所述搭载设备模块包括运动底盘、电机控制器、电机和编码器，电机控制器和电机相连接，所述电源模块包括箱体、充电电池、电源管理、电源保护系统、指示灯和充电器，电源模块与电机相连接，所述计算机控制模块包括嵌入式CPU、PCMCIA形式的802.llb/g网卡和USB摄像头，计算机控制模块设于传感器模块上方，所述传感器模块包括壳体、光电开关传感器、超声声呐、传感器信号处理主板、GPS接收机、1-3轴电子罗盘、加速度传感器和摄像机信号处理模块。
[0018]其中，所述传感器模块还包括24V电源接口和DS9-9针数据总线口。
[0019]其中，所述运动底盘包括两个橡胶轮、两个电机和安装平板，所述电机上设有减速器和编码盘。
[0020]其中，一种自主移动机器人控制系统还包括:基本底盘，通过4个螺栓与传感器模块固定连接。
[0021]其中，所述计算机控制模块还包括:支架和4个橡胶缓冲垫，所述支架由4枚螺栓连接，所述橡胶缓冲垫设于嵌入式CPU底部。
[0022]其中，所述电源模块还包括交流输入口。
[0023]其中，所述运动底盘与电源模块通过两个12针的航空插头相连接，所述电源模块与传感器模块通过一个25针的D形头相连接，所述传感器模块与计算机模块通过一个25针的D形头相连接。
[0024]值得注意的是，嵌入式CPU的择的是PHILIPS公司LPC2129，它基于ARM7TDMI — S内核，采用了 128bit宽度的内部总线访问程序Flash，实际速度比一般的ARM7核CPU要快，集成的外设也比较丰富，此外LPC2129的封装形式较小，并且功耗仅为C2000系列DSP的一半，电源管理单元电池选择的是大容量锂离子电池组，采用7单元锂离子电池串联，并带有保护电路。
[0025]在本实施例中，传感器模块采用的是24个声纳传感器接口，根据需要可以配置不同数量的声纳传感器。该系统配置的Polaroid Inc.生产的600系列端面型超声波传感器，主要用于测距，检测周围环境的状况。该传感器已集成化，与MCU的接口较为简单，操作容易，性能稳定，并有不锈钢的保护罩，可以用于室内或者非恶劣的室外环境，运动底盘采用的是履带复合式底盘，越障能力强。
[0026]该主控系统的工作过程描述如下:
[0027]通过分布式控制，计算机控制模块通过统一的总线和协议对各个模块进行协调，运动底盘是机器人的运动执行机构，电源模块和电机就像汽车的油箱和发动机，没有电源，机器人就没有动力，传感器模块集成了大量的传感器接口，相当于机器人的“五官”，机器人依靠这些传感器来感知周围的环境，从而为执行任务和决策提供依据。计算机控制模块是机器人的大脑，根据传感器反馈的信息控制机器人的运动，是机器人最高的决策中心。
[0028]机器人在行走过程中，传感器首先等待，接收到嵌入式CPU的“开始”脉冲信号后发射一定时间的50KHz的超声波并等待回波；在换能器接收到来自障碍物的反射声波后，给嵌入式CPU反馈脉冲信号，嵌入式CPU即可以发射和接收之间的时间长度和声速计算出机器人与障碍物之间的距离。
[0029]本实用新型实用上述结构后，提供一种自主移动机器人控制系统，能够控制机器人自主移动，行走能力和作业能力都有显著的提高。
[0030]应该注意到并理解，在不脱离后附的权利要求所要求的本实用新型的精神和范围的情况下，能够对上述详细描述的本实用新型做出各种修改和改进。因此，要求保护的技术方案的范围不受所给出的任何特定示范教导的限制。
【主权项】
1.一种自主移动机器人控制系统，其特征在于:包括搭载设备模块、电源模块、计算机控制模块和传感器模块，计算机控制模块分别通过RS-485总线与搭载设备模块、电源模块、传感器模块相连接，所述搭载设备模块包括运动底盘、电机控制器、电机和编码器，电机控制器和电机相连接，所述电源模块包括箱体、充电电池、电源管理、电源保护系统、指示灯和充电器，电源模块与电机相连接，所述计算机控制模块包括嵌入式CPU、PCMCIA形式的802.llb/g网卡和USB摄像头，计算机控制模块设于传感器模块上方，所述传感器模块包括壳体、光电开关传感器、超声声呐、传感器信号处理主板、GPS接收机、1-3轴电子罗盘、加速度传感器和摄像机信号处理模块。
2.根据权利要求1所述的自主移动机器人控制系统，其特征在于，所述传感器模块还包括24V电源接口和DS9-9针数据总线口。
3.根据权利要求1所述的自主移动机器人控制系统，其特征在于，所述充电电池为大容量锂离子电池组。
4.根据权利要求1所述的自主移动机器人控制系统，其特征在于，所述运动底盘包括两个橡胶轮、两个电机和安装平板，所述电机上设有减速器和编码盘。
5.根据权利要求1所述的自主移动机器人控制系统，其特征在于，还包括:基本底盘，通过4个螺栓与传感器模块固定连接。
6.根据权利要求1所述的自主移动机器人控制系统，其特征在于，所述计算机控制模块还包括:支架和4个橡胶缓冲垫，所述支架由4枚螺栓连接，所述橡胶缓冲垫设于嵌入式(PU底部。
7.根据权利要求1所述的自主移动机器人控制系统，其特征在于，所述电源模块还包括交流输入口。
8.根据权利要求1所述的自主移动机器人控制系统，其特征在于，所述运动底盘与电源模块通过两个12针的航空插头相连接，所述电源模块与传感器模块通过一个25针的D形头相连接，所述传感器模块与计算机模块通过一个25针的D形头相连接。
9.根据权利要求1所述的自主移动机器人控制系统，其特征在于:所述运动底盘采用的是履带复合式底盘。
【专利摘要】本实用新型提供一种自主移动机器人控制系统，包括搭载设备模块、电源模块、计算机控制模块和传感器模块，计算机控制模块分别通过RS-485总线与搭载设备模块、电源模块、传感器模块相连接，所述搭载设备模块包括运动底盘、电机控制器、电机和编码器，电机控制器和电机相连接，所述计算机控制模块包括嵌入式CPU、PCMCIA形式的802.11b/g网卡和USB摄像头，所述传感器模块包括壳体、光电开关传感器、超声声呐、传感器信号处理主板、GPS接收机、1-3轴电子罗盘、加速度传感器和摄像机信号处理模块，本实用新型提供了一种自主移动机器人控制系统，能够控制机器人自主移动，行走能力和作业能力都有显著的提高。
【IPC分类】G05D1-02, G05B19-042
【公开号】CN204595519
【申请号】CN201520241246
【发明人】陈孟元, 戴雪梅, 吴伟乾, 王君洪, 党天一, 刘晨晖
【申请人】安徽工程大学
【公开日】2015年8月26日
【申请日】2015年4月20日