CN212683967U - 一种自主移动机器人控制***及机器人 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种自主移动机器人及其控制***，通过搭载联合标定设备以及多自由度移动部件，根据外部环境信息做出运动及避障等动作，有效提高自主移动机器人的自主能力，所述自主移动机器人既可解除遥控操作机器人带来的繁琐的操作负担，又能充分发挥移动机器人在复杂环境下灵活性与适应性，以提高机器人运动效率，降低移动机器人的使用成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及机器人技术领域，特别涉及一种自主移动机器人控制***及机器人。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本实用新型相关的背景技术信息，并不必然构成在先技术。
随着机器人技术的发展，越来越多的机器人参与到人们日常的生产和生活中来，移动机器人作为一种可以依据人类操控或预先编排程序进行自动作业的机器装置，可以将人从重复繁重的作业中解脱出来，也可以协助或替代人类进入不适合人类工作的恶劣环境中；遥控操作移动机器人，需要操作人员远程操控移动平台、相机云台等操作机构的运动，并能实时获取移动机器人的工作状态、现场环境信息、车体运动信息等，根据机器人当前的工作状态及环境信息及时作出反应，因此遥控式移动机器人受到人为操控、通信网络质量的影响较大，若操作不当或通信延迟较大，都容易造成机器人动作失常，对机器人本体造成损伤或由引起机器人故障造成二次伤害。
本领域技术人员应当清楚，自主移动机器人的核心问题是如何保证机器人实时准确感知外部环境，并根据外部环境信息作出响应及避障等动作；发明人发现，现有自主移动机器人虽然在一定情况下能够实现自主运动，但其在复杂环境下，无法保证机器人的定位精度，影响自主移动机器人的避障准确度；同时，由于自主移动机器人通常搭载一定的工装设备，为了保证机器人以及工装设备的安全，需要自主移动机器人在避障过程中能够多自由度、实时调整方向位置，而现有的自主移动机器人明显无法做到。
实用新型内容
本实用新型为了解决现有技术中存在的问题，提供了一种自主移动机器人控制***及机器人，通过搭载联合标定设备以及多自由度移动部件，根据外部环境信息做出运动及避障等动作，有效提高自主移动机器人的自主能力，所述自主移动机器人既可解除遥控操作机器人带来的繁琐的操作负担，又能充分发挥移动机器人在复杂环境下灵活性与适应性，以提高机器人运动效率，降低移动机器人的使用成本。
为解决上述问题，本实用新型采用如下技术方案：
一种自主移动机器人控制***，包括主控模块，所述主控模块与环境感知模块连接，所述环境感知模块包括雷达和深度相机，所述主控模块中的控制器通过总线与所述雷达和深度相机相连接；所述主控模块还连接有行走模块，所述行走模块包括运动底盘和电机，所述运动底盘两侧设置有差速轮，所述差速轮与电机相连，所述运动底盘还设有万向轮，所述万向轮与所述运动底盘两侧设置的差速轮呈三角分布；所述控制器通过串行总线经PCANUSB与运动驱动器连接，所述运动驱动器与所述万向轮和所述差速轮连接。
进一步的，所述控制器采用串行总线与其他模块进行通信。
进一步的，所述运动驱动器连接在CAN总线上，所述CAN总线波特率设置为不小于100kbps，所述运动驱动器设置为速度模式。
进一步的，所述雷达采用激光雷达，所述激光雷达采集的定点坐标信号通过Ethernet传输到所述控制器。
进一步的，所述主控模块还连接有通讯模块，所述通讯模块与远程控制平台进行无线连接。
进一步的，所述通讯模块包括网络交换机以及信号发射/接收器。
进一步的，所述远程控制平台包括远端服务器或移动终端。
进一步的，所述环境感知模块还包括云台相机，所述云台相机通过Ethernet与所述控制器连接。
进一步的，所述主控模块还连接有电源模块，所述电源模块采用48V蓄电池组。
一种自主移动机器人，包括机器人主体以及上述的一种自主移动机器人控制***。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：
(1)通过电机所携带的编码器进行机器人的粗定位，并通过惯性测量单元进行定位补偿，优化机器人定位精度，同时，利用激光雷达与深度相机联合标定，完成激光雷达和深度相机的配准，确定外部环境中定点坐标在激光雷达与深度相机坐标系中的转换矩阵，实现传感器数据融合状态下的机器人避障及导航，并与机器人粗定位结果进行融合优化，进一步提高机器人定位精度。
(2)所述自主移动机器人运动底盘采用两差速轮+万向轮的结构，以差速轮作为驱动轮，通过万向轮进行水平方向全自由度的方向调整；所述控制器通过PCANUSB与CAN总线通信的运动驱动器相连接，极大的提升所述差速轮与万向轮调控的实时性。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的限定。
图1是本实用新型实施例一中所述的一种自主移动机器人控制***架构图；
图2是本实用新型实施例二中所述的一种自主移动机器人主视图；
图3是本实用新型实施例二中所述的一种自主移动机器人左视图。
其中，1、工控机，2、激光雷达，3、云台相机，4、网络交换机，5、电源，6、万向轮，7、差速轮，8、超声传感器，9、伺服驱动器，10、深度相机，11、无线收发模块。
具体实施方式：
下面结合附图与具体实施例对本实用新型做进一步的说明。
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
实施例一：
以下列举本实用新型的一个较佳实施案例，如图1所示，展示了一种自主移动机器人控制***，包括主控模块，所述主控模块与环境感知模块连接，所述环境感知模块包括激光雷达和深度相机，所述主控模块中的控制器通过总线与所述激光雷达和深度相机相连接；所述主控模块还连接有行走模块，所述行走模块包括运动底盘和电机，所述运动底盘两侧设置有差速轮，所述差速轮与电机相连，所述运动底盘还设有万向轮，所述万向轮与所述运动底盘两侧设置的差速轮呈三角分布；所述控制器通过串行总线经PCANUSB与CAN通信的运动驱动器连接，所述运动驱动器与所述万向轮和所述差速轮连接；
所述运动底盘采用两差速轮+万向轮的结构，所述主控模块通过PCANUSB与CAN总线通信的运动驱动器相连接，两个驱动器挂接在一条CAN总线上，左右电机驱动分别编号为0号、1号，所述0号运动驱动器用于差速轮的左轮驱动控制，所述1号运动驱动器用于差速轮的右轮控制驱动控制；所述CAN总线波特率设置为100kbps，并设置驱动器在速度模式下工作；所述驱动器采用伺服驱动器。
进一步的，为了保证所述自主移动机器人的准确定位，所述控制***通过电机所携带的编码器对自主移动机器人进行粗定位，并通过惯性测量单元进行定位补偿，优化机器人的定位精度；再通过激光雷达与深度相机联合标定，完成激光雷达和深度相机的配准，确定外部环境中定点坐标在激光雷达与深度相机坐标系中的转换矩阵，实现传感器数据融合状态下的机器人避障及导航，并与机器人粗定位结果进行融合优化，进一步提高机器人定位精度。
进一步的，所述自主移动机器人控制***的通讯模块还设置有无线接收和发送设备，所述机器人可连入周围无线网络与远程控制中心通信，也可用移动终端直接连接机器人，配置及操控机器人；
所述自主移动机器人控制***通过编码器、惯性测量单元、激光雷达、深度相机等多传感器融合实现周围环境建图，并根据传感器数据实时更新地图信息及机器人自身位置。
进一步的，所述控制模块还设置有路径规划算法子模块，该算法模块可根据电子地图及机器人实时位置进行实时运动路径规划，实现机器人高效运动，并在远程终端实时显示地图信息和机器人位置信息，便于操控人员高效管理。
进一步的，所述外部环境感知模块还包括云台相机、惯性测量单元以及超声波传感器，所述云台相机可实时返回现场画面，便于操控人员观察周围环境，对可能出现的情况进行应急反应。
进一步的，所述自主移动机器人控制***还包括电源模块和驱动模块，所述电源模块包括48V供电电源、电源监测***、电源保护***、指示灯和充电器；所述驱动模块包括RoboModule RMDS系列直流伺服驱动器及带编码器的电机；所述通信模块还包括网络交换机、无线信号发射及接收器、各种信号转换器。
实施例二：
以下列举本实用新型的另一个较佳实施案例，如图2和图3所示，展示了一种自主移动机器人，包括机器人主体以及上述的一种自主移动机器人控制***。
本实用新型提出的一种自主移动机器人，可以成为一款用于专业技术教学与科学研究的移动通用机器人平台，可以加入到自主移动机器人教学科研实验***，各个模块之间可以灵活增减，以满足不同的需求；也可应用于各服务性行业中，提高服务机器人的行走能力和作业能力。计算机控制模块中可选用工业控制电脑或嵌入式控制器，此外，机器人可搭载红外相机、GPS等传感器及轻型机械臂等执行器，提高机器人的性能，扩展机器人应用领域及作业范围。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。
Claims (10)
1.一种自主移动机器人控制***，包括主控模块，其特征在于，所述主控模块与环境感知模块连接，所述环境感知模块包括雷达和深度相机，所述主控模块中的控制器通过总线与所述雷达和深度相机相连接；所述主控模块还连接有行走模块，所述行走模块包括运动底盘和电机，所述运动底盘两侧设置有差速轮，所述差速轮与电机相连，所述运动底盘还设有万向轮，所述万向轮与所述运动底盘两侧设置的差速轮呈三角分布；所述主控模块中的控制器通过总线与所述差速轮的运动驱动器连接。
2.如权利要求1所述的一种自主移动机器人控制***，其特征在于，所述控制器采用串行总线或Ethernet与其他模块进行通信。
3.如权利要求1所述的一种自主移动机器人控制***，其特征在于，所述运动驱动器连接在CAN总线上，所述CAN总线波特率设置为不小于100kbps，所述运动驱动器设置为速度模式。
4.如权利要求1所述的一种自主移动机器人控制***，其特征在于，所述雷达采用激光雷达，所述激光雷达采集的定点坐标信号通过Ethernet传输到所述控制器。
5.如权利要求1所述的一种自主移动机器人控制***，其特征在于，所述主控模块还连接有通讯模块，所述通讯模块与远程控制平台进行无线连接。
6.如权利要求5所述的一种自主移动机器人控制***，其特征在于，所述通讯模块包括网络交换机以及信号发射/接收器。
7.如权利要求5所述的一种自主移动机器人控制***，其特征在于，所述远程控制平台包括远端服务器或移动终端。
8.如权利要求1所述的一种自主移动机器人控制***，其特征在于，所述环境感知模块还包括云台相机，所述云台相机通过无线模块与远程控制平台连接。
9.如权利要求1所述的一种自主移动机器人控制***，其特征在于，所述主控模块还连接有电源模块，所述电源模块采用48V蓄电池组。
10.一种自主移动机器人，其特征在于，包括机器人主体以及权利要求1-9任一项所述的一种自主移动机器人控制***。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN202020884780.1U CN212683967U (zh) | 2020-05-22 | 2020-05-22 | 一种自主移动机器人控制***及机器人 |
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Publications (1)
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|---|---|
| CN212683967U true CN212683967U (zh) | 2021-03-12 |
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ID=74889550
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| CN202020884780.1U Active CN212683967U (zh) | 2020-05-22 | 2020-05-22 | 一种自主移动机器人控制***及机器人 |
Country Status (1)
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| CN (1) | CN212683967U (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113110451A (zh) * | 2021-04-14 | 2021-07-13 | 浙江工业大学 | 一种深度相机与单线激光雷达融合的移动机器人避障方法 |
| CN114161452A (zh) * | 2021-12-30 | 2022-03-11 | 山东省科学院自动化研究所 | 一种巡检机器人控制*** |
| CN115609581A (zh) * | 2022-09-23 | 2023-01-17 | 上海飒智智能科技有限公司 | 移动机器人控制及边缘计算方法和机器人控制器 |
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2020
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| CN113110451B (zh) * | 2021-04-14 | 2023-03-14 | 浙江工业大学 | 一种深度相机与单线激光雷达融合的移动机器人避障方法 |
| CN114161452A (zh) * | 2021-12-30 | 2022-03-11 | 山东省科学院自动化研究所 | 一种巡检机器人控制*** |
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| CN115609581B (zh) * | 2022-09-23 | 2024-02-27 | 上海飒智智能科技有限公司 | 移动机器人控制及边缘计算方法和机器人控制器 |
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