CN111775147A - 一种可移动机器人智能控制*** - Google Patents

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Abstract

本发明一种可移动机器人智能控制***，实现了机器人的全向移动控制，使机器人能够自动运行到指定的待装配位置并自动完成装配任务；同时，稳定支撑功能可以在地面不平整的情况下自动调节机器人的水平位置，保持机器人的水平度，并可以通过上位机屏幕实时监测机器人的运动状态及其执行末端的装配情况，极大地节省了人力成本，使工作效率显著提高，并且提高定位精度至±0.2mm，保证了装配过程中的装配精度。

Description

一种可移动机器人智能控制***
技术领域
本发明涉及一种可移动机器人智能控制***，属于可移动机器人智能控制技术领域。
背景技术
随着科技的发展，对于产品的装配，机器人自动装配技术正逐步替代手工装配的方式，现有的机器人多为用于定点装配的机器人，需要将待加工产品挪动到机器人所在位置进行装配。然而，在处理体积或重量较大的产品时，由于其移动难度大，经常有需要搬运机器人到指定位置进行装配的情况，会造成机器人定位精度低以及人力成本浪费，严重影响了工作效率。
通常可移动机器人是一种全向移动自动加工装备，包括四组麦克纳姆轮组、四组螺旋升降机和机械臂；通过四组麦克纳姆轮组进行全向移动以及四组螺旋升降机进行支撑，采用一个地面扫描模块，通过对地面导引线的识别，判断出麦克纳姆轮组位置，使其行进，若麦克纳姆轮组在行进过程中出现偏移预定路线情况，尤其是发生麦克纳姆轮组与导引线不平行的情况，那么一个地面扫描模块无法进行识别，随着偏移量不断积累，则会导致麦克纳姆轮组完全脱离地面导引线，使可移动机器人失控。
发明内容
本发明解决的技术问题为：克服上述现有技术的不足，提供一种可移动机器人智能控制***，实现了机器人的全向移动，使机器人能够自动运行到指定的待装配位置并自动完成装配任务；同时，稳定支撑功能可以在地面不平整的情况下自动调节机器人的水平位置，保持机器人的水平度，并可以通过上位机屏幕实时监测机器人的运动状态及其执行末端的装配情况，极大地节省了人力成本，使工作效率显著提高，保证了装配过程中的装配精度，且本发明能够对可移动机器人位置实时进行调整，使可移动机器人不发生偏移量积累，确保可移动机器人始终行驶在预定路线上。
本发明解决的技术方案为：一种可移动机器人智能控制***，包括：上位机单元、可移动机器人主控单元、运动解算单元、全向移动驱动单元、全向移动电机1、全向移动电机2、全向移动电机3、全向移动电机4、稳定支撑驱动单元、稳定支撑电机1、稳定支撑电机2、稳定支撑电机3、稳定支撑电机4、机器人控制单元、摄像头、场景扫描单元、地面扫描模块、空间扫描模块以及障碍扫描模块。
所述的上位机单元用于通过Wi-Fi网络为可移动机器人主控单元发送指令，包括机器人的运动速度、运动终点坐标值和加工点坐标值信息；
运动解算单元，能够实时采集全向移动电机1、全向移动电机2、全向移动电机3、全向移动电机4、稳定支撑电机1、稳定支撑电机2、稳定支撑电机3、稳定支撑电机4的运动状态，发送给可移动机器人主控单元；
摄像头能够实时采集当前可移动机器人的位置坐标值、执行末端的位置坐标值和执行末端加工状态信息，并通过机器人控制单元发送至可移动机器人主控单元；
上位机单元可显示由可移动机器人主控单元反馈的全向移动电机1、全向移动电机2、全向移动电机3、全向移动电机4、稳定支撑电机1、稳定支撑电机2、稳定支撑电机3、稳定支撑电机4的运动状态，以及当前可移动机器人的位置坐标值、执行末端的位置坐标值和执行末端加工状态信息；
空间扫描模块将可移动机器人的空间位置坐标发送给场景扫描单元，场景扫描单元将空间扫描模块采集的可移动机器人当前的空间位置坐标，发送给可移动机器人主控单元；
可移动机器人主控单元，根据指令中机器人的运动速度、运动终点坐标值，以及可移动机器人当前的空间位置坐标，计算从可移动机器人当前的空间位置到运动终点的执行时间；
所述的可移动机器人主控单元用于接收由上位机发送的运动速度、运动终点坐标值以及加工点坐标值指令，并将指令中的机器人的运动速度、运动终点坐标值和执行时间发送给运动解算单元，将指令中的加工点坐标值发送给机器人控制单元；在可移动机器人运动过程中，有可能会出现运行方向不正的情况，需要及时调节，避免可移动机器人逐步走出指定区域，发生失控现象；
地面扫描模块能够实时采集位置偏移量信号，通过场景扫描单元送至可移动机器人主控单元；
可移动机器人主控单元接收由场景扫描单元发送来的位置偏移量信号，根据偏移量计算出机器人的偏移角度，以及机器人的偏移距离，可移动机器人主控单元根据机器人的偏移角度，以及机器人的偏移距离，计算出对机器人位置纠偏的可移动机器人运动速度矢量，并发送给运动解算单元；
所述的运动解算单元用于根据可移动机器人主控单元送来的机器人运动速度、运动终点坐标值以及执行时间，解算得出全向移动电机1、全向移动电机2、全向移动电机3、全向移动电机4的运动参数，并发送给全向移动驱动单元；运动解算单元根据可移动机器人主控单元送来的运动终点坐标值，确定稳定支撑电机1、稳定支撑电机2、稳定支撑电机3、稳定支撑电机4的工作位置，并设定其运动参数，并发送给稳定支撑驱动单元。
全向移动驱动单元，将全向移动电机1、全向移动电机2、全向移动电机3、全向移动电机4的运动参数，转换成功率信号，发送给全向移动电机1、全向移动电机2、全向移动电机3、全向移动电机4；
稳定支撑驱动单元，将稳定支撑电机1、稳定支撑电机2、稳定支撑电机3、稳定支撑电机4的运动参数，转换成功率信号，发送至稳定支撑电机1、稳定支撑电机2、稳定支撑电机3、稳定支撑电机4；
全向移动电机1、全向移动电机2、全向移动电机3、全向移动电机4分别根据其功率信号进行运动；实现可移动机器人的全向移动。
稳定支撑电机1、稳定支撑电机2、稳定支撑电机3、稳定支撑电机4根据其功率信号进行运动；实现可移动机器人的稳定支撑。
全向移动电机1、全向移动电机2、全向移动电机3、全向移动电机4，将自身运动状态，通过全向移动驱动单元，反馈给运动解算单元；
稳定支撑电机1、稳定支撑电机2、稳定支撑电机3、稳定支撑电机4，将自身运动状态，通过稳定支撑驱动单元，反馈给运动解算单元；
可移动机器人主控单元接收运动解算单元发送的全向移动电机1、全向移动电机2、全向移动电机3、全向移动电机4、稳定支撑电机1、稳定支撑电机2、稳定支撑电机3、稳定支撑电机4的自身运动状态；
摄像头能够实时采集当前可移动机器人的位置坐标值、执行末端的位置坐标值和执行末端加工状态信息，并通过机器人控制单元发送至可移动机器人主控单元；
障碍扫描模块，实时采集机器人运动路径上障碍物信息，将障碍物信息反馈给场景扫描单元，场景扫描单元将障碍物信息发送给可移动机器人主控单元，若可移动机器人周围存在障碍物，则可移动机器人主控单元停止可移动机器人的运动，确保安全，最终可移动机器人主控单元将障碍物信息发送给上位机，显示在上位机上；
所述的机器人控制单元能够接收可移动机器人主控单元发出的加工点坐标值指令，根据加工点坐标值，以及摄像头采集的执行末端的位置坐标值，对机器人机械臂执行末端进行位置调整，机械臂依靠其执行末端完成加工过程，机器人控制单元将采集的执行末端的加工状态形成加工状态信号，将加工状态信号以及当前位置信息实时传送给可移动机器人主控单元；由可移动机器人主控单元送至上位机单元进行显示。
优选的，加工点是指：执行末端的工作位置。
优选的，全向移动电机1、全向移动电机2、全向移动电机3、全向移动电机4的运动状态，包括：正常运行、停止运行、故障报警。
优选的，稳定支撑电机1、稳定支撑电机2、稳定支撑电机3、稳定支撑电机4的运动状态，包括：未支撑、开始动作、完成支撑、故障报警。
优选的，执行末端加工状态信息，包括：准备加工、正在加工、完成加工。
优选的，运行方向不正，是指偏离预定的路线，随着偏移量不断积累，最终将导致可移动机器人完全偏移出预定路线，造成可移动机器人失控。
优选的，指定区域，是指预先设定的机器人运动区域范围。
优选的，对机器人位置纠偏的可移动机器人运动速度矢量，包括了运动速度和运动方向，使可移动机器人按照此运动速度矢量运动，回到预定路线上。
优选的，机器人具有有机械臂，机械臂的末端设有执行末端，用于对产品加工。
本发明与现有技术相比的优点在于：
(1)本发明通过在上位机中给出所需数据，实现了机器人的全向移动，并根据全向移动电机实时反馈的数据及时调整运动方向，使机器人能够准确地自主移动到产品待加工位置，并自动完成装配工作，达到了节省人力成本的目的。
(2)本发明通过稳定支撑电机，实现了机器人的自动调平功能，以代替人工调平环节，减少了人力成本的浪费，使工作效率得到大幅度提高；克服了在运动过程中及到达终点后由于地面不平整造成的定位精度下降，确保了装配精度。
(3)本发明采用地面扫描、空间扫描以及障碍扫描三个扫描模块，监测机器人的实时位置坐标以及有无障碍物情况，另有摄像头反馈的场景具***置可以对执行末端进行位置精调，使定位精度由原有的±5mm提高至±0.2mm，并为机器人的安全运行提供保障。
(4)本发明提供一种可移动机器人智能控制***，实现了机器人的全向移动，使机器人能够自动运行到指定的待装配位置并自动完成装配任务；同时，稳定支撑功能可以在地面不平整的情况下自动调节机器人的水平位置，保持机器人的水平度，并可以通过上位机屏幕实时监测机器人的运动状态及其执行末端的装配情况。这极大地节省了人力成本，使工作效率显著提高，保证了装配过程中的装配精度。
(5)本发明采用两个地面扫描模块，分别放置于可移动机器人前部和后部，地面扫描模块1扫描视场的中心点与地面扫描模块2扫描视场的中心点的连线与底盘的中心轴线重合；底盘的中心轴线是指可移动机器人底盘的前部中心点和后部中心点的连线。两个地面扫描模块可分别采集与地面导引线的偏移距离，由此可计算出可移动机器人偏移角度与总偏移量，实时进行调整，使可移动机器人不发生偏移量积累，确保可移动机器人始终行驶在预定路线上。
附图说明
图1为本发明的控制***组成框图；
图2为可移动机器人运动方向不正情况示意图；(a)表示L1＜0、L2＞0的情况；(b)表示L1＞0、L2＜0的情况；(c)表示L1与L2同号，且L1>L2的情况(d)表示L1与L2同号，且L1<L2的情况。
图3为本发明上位机单元的显示界面示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细描述
本发明一种可移动机器人智能控制***，实现了机器人的全向移动，使机器人能够自动运行到指定的待装配位置并自动完成装配任务；同时，稳定支撑功能可以在地面不平整的情况下自动调节机器人的水平位置，保持机器人的水平度，并可以通过上位机屏幕实时监测机器人的运动状态及其执行末端的装配情况。这极大地节省了人力成本，使工作效率显著提高，并且提高定位精度至±0.2mm，保证了装配过程中的装配精度。
本发明优选应用于空间站结构外壳的加工过程，对结构外壳上的加工点进行焊接，由于被加工物体为空间站结构外壳，其重量、体积较大，难以轻易移动，且要求的加工精度极高，误差需≤±0.02mm。因此传统的手工加工方式较难实现，若采用机器人加工，则需要将机器人移动到待加工位置，因此定点加工机器人也较难实现。
可移动机器人是一种全向移动自动加工装备，包括底盘、四组麦克纳姆轮组、四组螺旋升降机和机械臂；机械臂上设有执行末端
底盘下部设置四组麦克纳姆轮组进行全向移动以及四组螺旋升降机进行稳定支撑，底盘上部设置一台机械臂，机械臂依靠其执行末端完成加工过程。
本发明中全向移动电机1、全向移动电机2、全向移动电机3、全向移动电机4，分别控制四组麦克纳姆轮组进行工作；
稳定支撑驱动单元、稳定支撑电机1、稳定支撑电机2、稳定支撑电机3、稳定支撑电机4，分别控制四组螺旋升降机进行升降；
螺旋升降机升至最高时(即伸出)，麦克纳姆轮组脱离地面；螺旋升降机降至最低时(即收起)，麦克纳姆轮接触地面工作；
本发明的控制***通过控制四组麦克纳姆轮组，实现机器人的移动加工，直接行驶到空间站待加工位置，然后控制螺旋升降机进行稳定支撑(伸出)，由机械臂上的执行末端完成对产品加工，执行末端设有工具，能够实现对产品焊接等。
为满足加工精度需求，优选在可移动机器人的四个角上分别各配置一台螺旋升降机，在可移动机器人到达加工位置时，通过螺旋升降机的升降对可移动机器人进行稳定支撑，使加工过程基准点保持不变。
由于在车间厂房中大型设备、产品较多，因此在可移动机器人行驶过程中，若出现偏离导引线情况将导致撞坏其他设备或产品，造成较大损失，需要对可移动机器人的运动路线严格控制，传统的导航模式只有一个地面扫描模块，放置在底盘正中心位置，只能检测当前麦克纳姆轮组中心是否偏离地面导引线，无法检测麦克纳姆轮组偏移角度。本发明采用两个地面扫描模块，分别放置在可移动机器人底盘的前部和后部，可采集出两个地面扫描模块分别与地面导引线的偏移量，由此计算出可移动机器人偏移角度，进行实时调整，确保可移动机器人行驶方向正确，不会对其他设备或产品造成影响。
本发明的一种可移动机器人智能控制***，包括：上位机单元、可移动机器人主控单元、运动解算单元、全向移动驱动单元、全向移动电机1、全向移动电机2、全向移动电机3、全向移动电机4、稳定支撑驱动单元、稳定支撑电机1、稳定支撑电机2、稳定支撑电机3、稳定支撑电机4、机器人控制单元、摄像头、场景扫描单元、地面扫描模块、空间扫描模块以及障碍扫描模块。
优选方案为：本发明的可移动机器人智能控制***组成图如图1所示，上位机单元放置于可移动机器人外壳上，通过线缆与可移动机器人主控单元互联；可移动机器人主控单元放置在可移动机器人内部，通过线缆与运动解算单元、场景扫描单元、机器人控制单元、上位机单元互联；运动解算单元放置于可移动机器人内部，通过线缆与可移动机器人主控单元、全向移动驱动单元、稳定支撑驱动单元互联；场景扫描单元放置在可移动机器人内部，通过线缆与可移动机器人主控单元、地面扫描模块、空间扫描模块、障碍扫描模块互联；机器人控制单元放置在可移动机器人的外壳蒙皮上方，通过线缆与可移动机器人主控单元、摄像头、执行末端互联；全向移动驱动单元放置于可移动机器人内部，通过线缆与全向移动电机1、全向移动电机2、全向移动电机3、全向移动电机4互联；全向移动电机1、全向移动电机2、全向移动电机3、全向移动电机4分别放置在可移动机器人的4个麦克纳姆轮组上；稳定支撑驱动单元放置在可移动机器人内部，通过线缆与稳定支撑电机1、稳定支撑电机2、稳定支撑电机3、稳定支撑电机4互联；稳定支撑电机1、稳定支撑电机2、稳定支撑电机3、稳定支撑电机4分别与可移动机器人的4个角上的螺旋升降机连接；地面扫描模块有两个，分别放置于可移动机器人底盘的前部和后部，通过线缆与场景扫描单元互联；空间扫描模块放置于可移动机器人的正前方，通过线缆与场景扫描单元互联；障碍扫描模块分别放置于可移动机器人的对角线的两端，扫描可移动机器人周边障碍物，通过线缆与场景扫描单元互联；摄像头放置于可移动机器人的机械臂上方，通过线缆与机器人控制单元互联；执行末端放置于可移动机器人的机械臂前端，通过线缆与机器人控制单元互联。
所述的上位机单元用于通过Wi-Fi网络为可移动机器人主控单元发送指令，包括机器人的运动速度、运动终点坐标值和加工点坐标值信息(即执行末端的工作位置)，可使操作者在工作位置远端输入参数，可移动机器人可自动完成加工过程。
运动解算单元，能够实时采集全向移动电机1、全向移动电机2、全向移动电机3、全向移动电机4的运动状态(优选包括正常运行、停止运行、故障报警)以及稳定支撑电机1、稳定支撑电机2、稳定支撑电机3、稳定支撑电机4的运动状态(优选包括未支撑、开始动作、完成支撑、故障报警)，发送给可移动机器人主控单元；
摄像头能够实时采集当前可移动机器人的位置坐标值、执行末端的位置坐标值和执行末端加工状态信息(优选包括准备加工、正在加工、完成加工)，并通过机器人控制单元发送至可移动机器人主控单元；
上位机单元可显示由可移动机器人主控单元反馈的全向移动电机1、全向移动电机2、全向移动电机3、全向移动电机4的运动状态(优选包括正常运行、停止运行、故障报警)以及稳定支撑电机1、稳定支撑电机2、稳定支撑电机3、稳定支撑电机4的运动状态(优选包括未支撑、开始动作、完成支撑、故障报警)，以及当前可移动机器人的位置坐标值、执行末端的位置坐标值和执行末端加工状态信息(优选包括准备加工、正在加工、完成加工)。
空间扫描模块将可移动机器人的空间位置坐标发送给场景扫描单元，场景扫描单元将空间扫描模块采集的可移动机器人当前的空间位置坐标，发送给可移动机器人主控单元；
可移动机器人主控单元，优选方案为：根据指令中机器人的运动速度、运动终点坐标值，以及可移动机器人当前的空间位置坐标，计算从可移动机器人当前的空间位置到运动终点的执行时间。机器人运动速度V，运动终点坐标(X,Y),当前控制位置坐标(X’,Y’),则执行时间T＝[(X’–X)+(Y’–Y)]/V；
所述的可移动机器人主控单元用于接收由上位机发送的运动速度、运动终点坐标值以及加工点坐标值指令，并将指令中的机器人的运动速度、运动终点坐标值和执行时间发送给运动解算单元，将指令中的加工点坐标值发送给机器人控制单元；在可移动机器人运动过程中，有可能会出现运行方向不正的情况(不正，是指：偏离预定的路线)，如不及时调节，会导致可移动机器人逐步偏离出地面导引线范围，使可移动机器人失控走出指定区域(预先设定的机器人运动区域)，发生失控现象。
优选方案为：为可移动机器人配置两个地面扫描模块，地面扫描模块1与地面扫描模块2，分别放置于可移动机器人底盘的前部和后部，地面扫描模块1可采集其与地面导引线的偏移量L1,地面扫描模块2可采集与地面导引线的偏移量L2，并将偏移量信号发送给场景扫描模块。可移动机器人主控单元会接收到由场景扫描模块发送的偏移量L1与偏移量L2，由此计算出可移动机器人当前运行是否出现方向不正的情况，若L1≠0或L2≠0则当前方向不正，需要进行调节，可移动机器人方向不正的情况如图2所示的4种，其中偏移角度α＝arcsin(|L1-L2|/L)，其中L为地面扫描模块1与地面扫描模块2的扫描视场中心点距离，偏移方向需要判断L1与L2的大小，若L1<0，L2>0,则机器人向逆时针方向偏移，如图2(a)所示；若L1>0，L2<0,则机器人向顺时针方向偏移，如图2(b)所示；若L1与L2同号，即L1与L2均>0，或L1与L2均<0，此时若L1>L2,则机器人向顺时针方向偏移，如图2(c)所示；若L1与L2同号，即L1与L2均>0，或L1与L2均<0，此时若L1<L2,则机器人向逆时针方向偏移，如图2(d)所示。可移动机器人偏移距离L偏＝(L1+L2)/2，在完成对可移动机器人偏移方向、偏移角度、偏移距离的计算后，可移动机器人主控单元对计算结果进行解析，解析出机器人的运动速度，并发送给运动解算单元，实现机器人自主纠偏。通过以上计算方法，可使可移动机器人始终偏离出导引线而发生失控现象。既提高了工作效率，也保护了车间厂房内的其他设备与产品。
优选方案为：地面扫描模块包括地面扫描模块1与地面扫描模块2。地面扫描模块1与地面扫描模块2，分别放置于可移动机器人底盘前部和后部，地面扫描模块1可采集其与地面导引线的偏移量L1,地面扫描模块2可采集与地面导引线的偏移量L2，通过场景扫描单元发送至可移动机器人主控单元；通过两个地面扫描模块的使用，使可移动机器人始终可以感知自身与地面导引线的偏移量与偏移角度，可进行实时调整，防止了可移动机器人偏离出导引线而发生失控现象。既提高了工作效率，也保护了车间厂房内的其他设备与产品。
可移动机器人主控单元接收由场景扫描单元发送来的位置偏移量信号，根据偏移量计算出机器人的偏移角度，以及机器人的偏移距离，可移动机器人主控单元根据机器人的偏移角度，以及机器人的偏移距离，计算出对机器人位置纠偏的可移动机器人运动速度矢量(运动速度矢量考虑了运动方向)，并发送给运动解算单元，该信号可最终使可移动机器人回到预定运动路线上。
所述的运动解算单元，优选方案为：用于根据可移动机器人主控单元发送来的机器人运动速度、运动终点坐标值以及执行时间，解算得出全向移动电机1、全向移动电机2、全向移动电机3、全向移动电机4的运动参数。4台电机运动速度由机器人运动速度进行计算，根据4个轮组的轮距与方位，分解得到每个轮组的分速度，4台电机的方向由运动终点坐标值得来，根据运动终点坐标值与可移动机器人当前坐标值的比较，得出下一步可移动机器人的运动方向，再根据每个轮组的方位，得出每台电机下一步运动的方向。并发送给全向移动驱动单元；运动解算单元根据可移动机器人主控单元发送来的运动终点坐标值，按照可移动机器人到达终点后开始稳定支撑的原则，确定出稳定支撑电机1、稳定支撑电机2、稳定支撑电机3、稳定支撑电机4的开始工作位置，并设定其运动参数，并发送给稳定支撑驱动单元。稳定支撑实现方法为：为4台稳定支撑电机给定同一个运动速度，4台稳定支撑电机分别带动4个螺旋升降机运动，螺旋升降机未落地前，电机扭矩反馈为F，螺旋升降机落地后，电机扭矩反馈为F’,当F’-F≥5Nm时，视为螺旋升降机落地，稳定支撑电机停止运动，直至4台稳定支撑电机全部停止运动为止。
全向移动驱动单元，优选方案为：将全向移动电机1、全向移动电机2、全向移动电机3、全向移动电机4的运动参数(包括运动速度与运动方向)，全向移动驱动单元根据运动速度得出电机U、V、W三相的加电频率，根据运动方向得出电机U、V、W三相的加电顺序，以此作为功率信号，发送给向移动电机1、全向移动电机2、全向移动电机3、全向移动电机4；
稳定支撑驱动单元，优选方案为：将稳定支撑电机1、稳定支撑电机2、稳定支撑电机3、稳定支撑电机4的(包括运动速度与运动方向)，稳定支撑驱动单元根据运动速度得出电机U、V、W三相的加电频率，根据运动方向得出电机U、V、W三相的加电顺序，以此作为功率信号，发送至稳定支撑电机1、稳定支撑电机2、稳定支撑电机3、稳定支撑电机4；
全向移动电机1、全向移动电机2、全向移动电机3、全向移动电机4分别根据其功率信号进行运动；实现可移动机器人的全向移动。
稳定支撑电机1、稳定支撑电机2、稳定支撑电机3、稳定支撑电机4根据其功率信号进行运动；实现可移动机器人的稳定支撑。稳定支撑实现方法为：为4台稳定支撑电机给定同一个运动速度，4台稳定支撑电机分别带动4个螺旋升降机运动，螺旋升降机未落地前，电机扭矩反馈为F，螺旋升降机落地后，电机扭矩反馈为F’,当F’-F≥5Nm时，视为螺旋升降机落地，稳定支撑电机停止运动，直至4台稳定支撑电机全部停止运动为止。
全向移动电机1、全向移动电机2、全向移动电机3、全向移动电机4，将自身运动状态，通过全向移动驱动单元，反馈给运动解算单元；
稳定支撑电机1、稳定支撑电机2、稳定支撑电机3、稳定支撑电机4，将自身运动状态，通过稳定支撑驱动单元，反馈给运动解算单元；
优选方案为：可移动机器人主控单元接收运动解算单元发送的全向移动电机1、全向移动电机2、全向移动电机3、全向移动电机4、稳定支撑电机1、稳定支撑电机2、稳定支撑电机3、稳定支撑电机4的自身运动状态；可移动机器人主控单元将8个电机(全向移动电机1～全向移动电机4以及稳定支撑电机1～稳定支撑电机4)的运动速度与发送给运动解算单元的机器人运动速度进行对比，若发送速度与反馈速度不一致，则停止所有电机运动，使可移动机器人停止当前动作。
摄像头能够实时采集当前可移动机器人的位置坐标值、执行末端的位置坐标值和执行末端加工状态信息(准备加工、正在加工、完成加工)，并通过机器人控制单元发送至可移动机器人主控单元；
障碍扫描模块，优选方案为：实时采集机器人运动路径上障碍物信息，将障碍物信息反馈给场景扫描单元，场景扫描单元将障碍物信息发送给可移动机器人主控单元，若可移动机器人周围存在障碍物，则可移动机器人主控单元停止可移动机器人的运动，确保安全，最终可移动机器人主控单元将障碍物信息发送给上位机，显示在上位机屏幕上；
优选方案为：所述的机器人控制单元能够接收可移动机器人主控单元发出的加工点坐标值指令，根据加工点坐标值，以及摄像头采集的执行末端的位置坐标值，对机器人机械臂执行末端进行位置调整；机器人包括机械臂，机械臂上设有执行末端。机器人控制单元控制机械臂运动到加工位置；执行末端完成加工动作；摄像头采集当前可移动机器人的位置坐标值、执行末端的位置坐标值和执行末端加工状态信息，实现对产品进行加工；机器人控制单元并将执行末端的加工状态信号(包括准备加工、正在加工、完成加工加工开始状态、加工状态)，当前位置实时传送给可移动机器人主控单元；由可移动机器人主控单元送至上位机单元进行显示。如图3所示。
本发明的一种可移动机器人智能控制***的优选控制方式，如下：
(1)在上位机单元中输入可移动机器人运动速度、运动终点坐标值以及加工点坐标值指令，这些指令通过Wi-Fi网络传送到可移动机器人主控单元。
(2)可移动机器人主控单元将可移动机器人运动速度、运动终点坐标值以及执行时间指令分配到运动解算单元。
通过两个地面扫描模块的使用，分别放置于可移动机器人底盘的前部和后部，分别为地面扫描模块1和地面扫描模块2；地面扫描模块1扫描视场的中心点与地面扫描模块2扫描视场的中心点的连线与底盘的中心轴线重合；底盘的中心轴线是指可移动机器人底盘的前部中心点和后部中心点的连线。
可移动机器人主控单元会接收到由场景扫描模块发送的偏移量L1(偏移量L1为地面扫描模块1的扫描视场中心点与地面导引线的垂直距离，地面导引线是机器人当前位置与指定工位的连线)与偏移量L2(偏移量L2为地面扫描模块2的扫描视场中心点与地面导引线的垂直距离)，由此计算出可移动机器人当前运行是否出现方向不正的情况，若L1≠0或L2≠0则当前方向不正，需要进行调节，可移动机器人方向不正的情况如图2所示的4种，其中偏移角度α＝arcsin(|L1-L2|/L)，其中L为地面扫描模块1与地面扫描模块2的扫描视场中心点距离，偏移方向需要判断L1与L2的大小，若L1<0，L2>0,则机器人向逆时针方向偏移，如图2(a)所示；若L1>0，L2<0,则机器人向顺时针方向偏移，如图2(b)所示；若L1与L2同号，即L1与L2均>0，或L1与L2均<0，此时若L1>L2,则机器人向顺时针方向偏移，如图2(c)所示；若L1与L2同号，即L1与L2均>0，或L1与L2均<0，此时若L1<L2,则机器人向逆时针方向偏移，如图2(d)所示。可移动机器人偏移距离L偏＝(L1+L2)/2，在完成对可移动机器人偏移方向、偏移角度、偏移距离的计算后，可移动机器人主控单元对计算结果进行解析，解析出机器人的运动速度，并发送给运动解算单元，实现机器人自主纠偏。
(3)运动解算单元根据可移动机器人主控单元发出的机器人运动速度、运动终点位置坐标和执行时间参数解算出全向移动电机1、全向移动电机2、全向移动电机3、全向移动电机4的运动曲线参数，并发送给全向移动驱动单元。
(4)全向移动驱动单元将运动解算单元计算出的全向移动电机1的运动曲线参数转变成功率信号，发送给全向移动电机1。
(5)全向移动驱动单元将运动解算单元计算出的全向移动电机2的运动曲线参数转变成功率信号，发送给全向移动电机2。
(6)全向移动驱动单元将运动解算单元计算出的全向移动电机3的运动曲线参数转变成功率信号，发送给全向移动电机3。
(7)全向移动驱动单元将运动解算单元计算出的全向移动电机4的运动曲线参数转变成功率信号，发送给全向移动电机4。
(8)运动解算单元根据可移动机器人主控单元发出的机器人运动速度、运动终点位置坐标和执行时间参数解算出稳定支撑电机1、稳定支撑电机2、稳定支撑电机3、稳定支撑电机4的运动曲线参数，并发送给稳定支撑驱动单元。
(9)稳定支撑驱动单元将运动解算单元计算出的稳定支撑电机1的运动曲线参数转变成功率信号，发送给稳定支撑电机1。
(10)稳定支撑驱动单元将运动解算单元计算出的稳定支撑电机2的运动曲线参数转变成功率信号，发送给稳定支撑电机2。
(11)稳定支撑驱动单元将运动解算单元计算出的稳定支撑电机3的运动曲线参数转变成功率信号，发送给稳定支撑电机3。
(12)稳定支撑驱动单元将运动解算单元计算出的稳定支撑电机4的运动曲线参数转变成功率信号，发送给稳定支撑电机4。
(13)可移动机器人主控单元将加工点位置坐标信息传输给机器人控制单元。
(14)机器人控制单元控制机器人执行末端进行加工。
(15)摄像头将加工点场景的具***置坐标反馈给机器人控制单元，使机器人控制单元对执行末端进行位置精调。
(16)机器人控制单元将机器人加工开始、加工完成、当前状态以及当前位置坐标信号实时传送给可移动机器人主控单元，可移动机器人主控单元根据信号判断是否加工完成。
(17)全向移动驱动单元将全向移动电机1、全向移动电机2、全向移动电机3、全向移动电机4的运动速度、实时坐标信号反馈给运动解算单元，使其根据可移动机器人的运动状态对运动解算方程实时调整。
(18)稳定支撑驱动单元将稳定支撑电机1、稳定支撑电机2、稳定支撑电机3、稳定支撑电机4的运动速度、实时坐标信号反馈给运动解算单元，使其根据可移动机器人的运动状态对运动解算方程实时调整。
(19)运动解算单元将可移动机器人全向移动电机1、全向移动电机2、全向移动电机3、全向移动电机4和稳定支撑电机1、稳定支撑电机2、稳定支撑电机3、稳定支撑电机4的运动状态反馈给主控单元。
(20)地面扫描模块可将地面扫描模块1采集的当前自身扫描视场中心与地面导引线(优选地面二维编码带，具有位置信息)的垂直距离L1实时发送给场景扫描单元，地面扫描模块2采集当前自身扫描视场中心与地面二维编码带的垂直距离L2实时发送给场景扫描单元，并将可移动机器人的地面位置坐标发送给场景扫描单元。
(21)空间扫描模块将可移动机器人的空间位置坐标发送给场景扫描单元。
(22)障碍扫描单模块可移动机器人周围场景一定距离内有无障碍物信息发送给场景扫描单元。
(23)场景扫描单元将地面扫描模块、空间扫描模块以及障碍扫描模块反馈的可移动机器人位置坐标、偏移量L1、偏移量L2和周围场景有无障碍物信息进行数据打包，发送给可移动机器人主控单元。
(24)上位机单元收到可移动机器人主控单元发来的可移动机器人位置坐标、执行末端位置坐标、运动状态、机器人是否到位、周围场景有无障碍物、加工状态等信息，并将这些信息显示在上位机界面上。
经过以上方案，本发明实现了机器人的全向移动，并根据全向移动电机实时反馈的数据及时调整运动方向，使机器人能够准确地自主移动到产品待加工位置，并自动完成装配工作，达到了节省人力成本的目的。
通过稳定支撑电机，实现了机器人的自动调平功能，以代替人工调平环节，减少了人力成本的浪费，使工作效率得到大幅度提高；克服了在运动过程中及到达终点后由于地面不平整造成的定位精度下降，确保了装配精度。
两个地面扫描模块可分别采集与地面导引线的偏移距离，由此可计算出可移动机器人偏移角度与总偏移量，实时进行调整，使可移动机器人不发生偏移量积累，确保可移动机器人始终行驶在预定路线上。既提高了工作效率，也保护了车间厂房其他的设备与产品。
根据本发明研制出的可移动机器人，完成了对空间站结构外壳的自动加工任务，加工精度控制在了±0.02mm以内，达到加工要求。

Claims (9)

1.一种可移动机器人智能控制***，其特征在于包括：上位机单元、可移动机器人主控单元、运动解算单元、全向移动驱动单元、全向移动电机1、全向移动电机2、全向移动电机3、全向移动电机4、稳定支撑驱动单元、稳定支撑电机1、稳定支撑电机2、稳定支撑电机3、稳定支撑电机4、机器人控制单元、摄像头、场景扫描单元、地面扫描模块、空间扫描模块以及障碍扫描模块；
所述的上位机单元用于通过Wi-Fi网络为可移动机器人主控单元发送指令，包括机器人的运动速度、运动终点坐标值和加工点坐标值信息；
运动解算单元，能够实时采集全向移动电机1、全向移动电机2、全向移动电机3、全向移动电机4、稳定支撑电机1、稳定支撑电机2、稳定支撑电机3、稳定支撑电机4的运动状态，发送给可移动机器人主控单元；
摄像头能够实时采集当前可移动机器人的位置坐标值、执行末端的位置坐标值和执行末端加工状态信息，并通过机器人控制单元发送至可移动机器人主控单元；
上位机单元可显示由可移动机器人主控单元反馈的全向移动电机1、全向移动电机2、全向移动电机3、全向移动电机4、稳定支撑电机1、稳定支撑电机2、稳定支撑电机3、稳定支撑电机4的运动状态，以及当前可移动机器人的位置坐标值、执行末端的位置坐标值和执行末端加工状态信息；
空间扫描模块将可移动机器人的空间位置坐标发送给场景扫描单元，场景扫描单元将空间扫描模块采集的可移动机器人当前的空间位置坐标，发送给可移动机器人主控单元；
可移动机器人主控单元，根据指令中机器人的运动速度、运动终点坐标值，以及可移动机器人当前的空间位置坐标，计算从可移动机器人当前的空间位置到运动终点的执行时间；
所述的可移动机器人主控单元用于接收由上位机发送的运动速度、运动终点坐标值以及加工点坐标值指令，并将指令中的机器人的运动速度、运动终点坐标值和执行时间发送给运动解算单元，将指令中的加工点坐标值发送给机器人控制单元；在可移动机器人运动过程中，有可能会出现运行方向不正的情况，需要及时调节，避免可移动机器人逐步走出指定区域，发生失控现象；
地面扫描模块能够实时采集位置偏移量信号，通过场景扫描单元送至可移动机器人主控单元；
可移动机器人主控单元接收由场景扫描单元发送来的位置偏移量信号，根据偏移量计算出机器人的偏移角度，以及机器人的偏移距离，可移动机器人主控单元根据机器人的偏移角度，以及机器人的偏移距离，计算出对机器人位置纠偏的可移动机器人运动速度矢量，并发送给运动解算单元；
所述的运动解算单元用于根据可移动机器人主控单元送来的机器人运动速度、运动终点坐标值以及执行时间，解算得出全向移动电机1、全向移动电机2、全向移动电机3、全向移动电机4的运动参数，并发送给全向移动驱动单元；运动解算单元根据可移动机器人主控单元送来的运动终点坐标值，确定稳定支撑电机1、稳定支撑电机2、稳定支撑电机3、稳定支撑电机4的工作位置，并设定其运动参数，并发送给稳定支撑驱动单元；
全向移动驱动单元，将全向移动电机1、全向移动电机2、全向移动电机3、全向移动电机4的运动参数，转换成功率信号，发送给全向移动电机1、全向移动电机2、全向移动电机3、全向移动电机4；
稳定支撑驱动单元，将稳定支撑电机1、稳定支撑电机2、稳定支撑电机3、稳定支撑电机4的运动参数，转换成功率信号，发送至稳定支撑电机1、稳定支撑电机2、稳定支撑电机3、稳定支撑电机4；
全向移动电机1、全向移动电机2、全向移动电机3、全向移动电机4分别根据其功率信号进行运动；实现可移动机器人的全向移动；
稳定支撑电机1、稳定支撑电机2、稳定支撑电机3、稳定支撑电机4根据其功率信号进行运动；实现可移动机器人的稳定支撑；
全向移动电机1、全向移动电机2、全向移动电机3、全向移动电机4，将自身运动状态，通过全向移动驱动单元，反馈给运动解算单元；
稳定支撑电机1、稳定支撑电机2、稳定支撑电机3、稳定支撑电机4，将自身运动状态，通过稳定支撑驱动单元，反馈给运动解算单元；
可移动机器人主控单元接收运动解算单元发送的全向移动电机1、全向移动电机2、全向移动电机3、全向移动电机4、稳定支撑电机1、稳定支撑电机2、稳定支撑电机3、稳定支撑电机4的自身运动状态；
摄像头能够实时采集当前可移动机器人的位置坐标值、执行末端的位置坐标值和执行末端加工状态信息，并通过机器人控制单元发送至可移动机器人主控单元；
障碍扫描模块，实时采集机器人运动路径上障碍物信息，将障碍物信息反馈给场景扫描单元，场景扫描单元将障碍物信息发送给可移动机器人主控单元，若可移动机器人周围存在障碍物，则可移动机器人主控单元停止可移动机器人的运动，确保安全，最终可移动机器人主控单元将障碍物信息发送给上位机，显示在上位机上；
所述的机器人控制单元能够接收可移动机器人主控单元发出的加工点坐标值指令，根据加工点坐标值，以及摄像头采集的执行末端的位置坐标值，对机器人机械臂执行末端进行位置调整，机械臂依靠其执行末端完成加工过程，机器人控制单元将采集的执行末端的加工状态形成加工状态信号，将加工状态信号以及当前位置信息实时传送给可移动机器人主控单元；由可移动机器人主控单元送至上位机单元进行显示。
2.根据权利要求1所述的一种可移动机器人智能控制***，其特征在于：加工点是指：执行末端的工作位置。
3.根据权利要求1所述的一种可移动机器人智能控制***，其特征在于：全向移动电机1、全向移动电机2、全向移动电机3、全向移动电机4的运动状态，包括：正常运行、停止运行、故障报警。
4.根据权利要求1所述的一种可移动机器人智能控制***，其特征在于：稳定支撑电机1、稳定支撑电机2、稳定支撑电机3、稳定支撑电机4的运动状态，包括：未支撑、开始动作、完成支撑、故障报警。
5.根据权利要求1所述的一种可移动机器人智能控制***，其特征在于：执行末端加工状态信息，包括：准备加工、正在加工、完成加工。
6.根据权利要求1所述的一种可移动机器人智能控制***，其特征在于：运行方向不正，是指偏离预定的路线，随着偏移量不断积累，最终将导致可移动机器人完全偏移出预定路线，造成可移动机器人失控。
7.根据权利要求1所述的一种可移动机器人智能控制***，其特征在于：指定区域，是指预先设定的机器人运动区域范围。
8.根据权利要求1所述的一种可移动机器人智能控制***，其特征在于：对机器人位置纠偏的可移动机器人运动速度矢量，包括了运动速度和运动方向，使可移动机器人按照此运动速度矢量运动，回到预定路线上。
9.根据权利要求1所述的一种可移动机器人智能控制***，其特征在于：机器人具有有机械臂，机械臂的末端设有执行末端，用于对产品加工。
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