一種自主實時定位的移動機器人制造技術

本發明專利技術公開了一種自主實時定位的移動機器人，包括機械軀干，其特征是，所述機械軀干設有控制單元、感知單元、處理單元及驅動直流電機，控制單元、感知單元與處理單元連接，驅動直流電機設置在機械軀干的下部與機械軀干底部的帶履帶的滾輪連接并與控制單元電連接。這種機器人制造成本低、使用方便、能在未知環境下自主實時定位，自主避障，這種機器人定位精度較高，對環境適應能力強，可以用于家庭掃地、工廠巡邏、野外探測等。

Autonomous Mobile Robot with real time positioning

The invention discloses a mobile robot autonomous real-time positioning, including mechanical body, and is characterized in that the mechanical body is provided with a control unit, a sensing unit, processing unit and DC motor drive control unit, a sensing unit connected with the processing unit, a DC motor driven machine is arranged in the lower torso and Mechanical machinery at the bottom of the trunk with the track roller is connected and connected with electric control unit. This robot has low manufacturing cost, convenient use, in an unknown environment of autonomous real-time positioning, obstacle avoidance, high precision of the robot localization, strong adaptability to the environment, can be used for sweeping, patrolling, wild plant family detection.

【技術實現步驟摘要】
一種自主實時定位的移動機器人
本專利技術涉及機器人
，特別是需要執行巡邏、自主導航的移動機器人，具體為一種自主實時定位的移動機器人。
技術介紹
隨著科學技術的發展和計算芯片能力的提升，智能移動機器人成為了科學技術發展最為活躍的領域之一。在幾代人的不斷研究和完善下，移動機器人的性能大大提高，已經在工業、農業和服務等領域大展身手，特別在工業中的無人值守、農業中的自主規劃播撒農藥以及軍事中的偵查等任務中，更是凸顯出移動機器人的高效率以及安全性。并且，科技進步促使人類的探索越來越深入，探索中的各種極限情況已經成為人類前進的桎梏，光靠肉體已無法在復雜多變的未知環境中完成作業，移動機器人的研究目的正是解決這個問題，即創造出能夠代替人類完成高難度的、重復性的或是不安全的任務的工具。智能移動機器人在執行一個活動時一般會經過傳感器層獲取環境信息、計算層實時更新運行軌跡和位置信息、決策層結合獲取到的信息進行行為規劃并發出控制指令、控制層執行指令以進行行動等多個步驟。定位模塊作為其中最基本的模塊之一，發揮著承上啟下的重要作用,是機器人開展其它工作的基礎和前提，成為了兼具學術意義和應用意義的研究熱點。以往機器人傳統的定位設備主要有羅盤、慣導、輪式里程計和GPS等，這些設備可以獨立完成簡單的定位功能，但是它們卻多少存在一些難以解決的缺點或局限，如輪式里程計的打滑導致計算錯誤，GPS在室內難以使用等，所以即使使用了傳感器融合算法也很難獲得精準的定位信息。而近年來，機器視覺的飛速發展給機器人定位帶來了福音，基于圖像處理的定位算法很好地彌補了傳統定位設備的局限，大大提高了機器人的定位精確度，特別是使用傳感器融合算法對傳統定位傳感器和視覺傳感器進行數據融合后，效果更為準確。
技術實現思路
本專利技術的目的是針對現有技術的不足，而提供一種自主實時定位的移動機器人，這種機器人制造成本低、使用方便、能在未知環境下自主實時定位，自主避障，這種機器人定位精度較高，對環境適應能力強，可以用于家庭掃地、工廠巡邏、野外探測等。實現本專利技術目的的技術方案是：一種自主實時定位的移動機器人，包括機械軀干，所述機械軀干設有控制單元、感知單元、處理單元及驅動直流電機，控制單元、感知單元與處理單元連接，驅動直流電機設置在機械軀干的下部與機械軀干底部的帶履帶的滾輪連接并與控制單元電連接。所述控制單元包括電機單片機主控和與電機單片機主控連接的電機驅動板及第一電源模塊，電機驅動板上設有電機驅動電路，電機單片機主控輸出PWM波通過電機驅動板上的電機驅動電路對驅動直流電機輸出相應電流以驅使驅動直流電機工作，帶動機械軀干運動。所述第一電源模塊的電壓為12v，第一電源模塊為電機單片機主控和電機驅動板供電。所述感知單元包括感知單元單片機主控和與感知單元單片機主控連接的光電編碼器、慣性導航傳感器、紅外測距傳感器、超聲波傳感器及雙目攝像機，感知單元單片機主控作用是讀取傳感器信息。所述處理單元包括arm主控和與arm主控連接的并為arm主控供電的第二電源模塊，arm主控通過串口與控制單元的電機控制單片機主控連接，發送電機控制指令；arm主控通過USB串口與感知單元的感知單元單片機主控連接，對感知單元的感知單元單片機主控供電并接收傳感器信息，arm主控通過USB接口與感知單元的雙目攝像機連接，讀取圖像信息。所述超聲波傳感器為至少3個，分別用于探測前方、左方和右方的三個方位信息，以獲取前方、左方和右方的障礙物的距離，從而為規避障礙而改變行進方向提供決策依據。這種移動機器人在移動過程中，各傳感器工作，光電編碼器獲取轉速；慣性導航傳感器獲取角速度和加速度；紅外測距傳感器判斷障礙物；超聲波傳感器探測障礙物距離；雙目攝像頭拍攝三維環境圖像，上述傳感器獲取的數據由感知單元單片機主控獲取并通過串口發送至arm主控，或由arm主控通過USB接口直接獲取，arm主控將上述數據預處理并廣播，再由arm主控對這些信息進行處理，計算得到移動機器人的定位信息，達到移動機器人自主實時定位的目的；所述arm主控也可以提供人機交互模式，使用戶不僅能夠看到移動機器人自主移動時的雙目視頻信息和定位信息，還能夠實時控制移動機器人。這種移動機器人的第一電源模塊對控制單元供電，第二電源模塊對處理單元的arm主控進行供電，分開供電的目的是為了避免多個主控板采用一個電源模式下的降壓分流造成的能源浪費，以保證高能耗的運算芯片和電機控制都能夠得到穩定的電源。這種移動機器人有三個主控板，一個是控制單元的電機控制單片機主控，一個是感知單元的單片機主控，一個是處理單元的arm主控，其中感知單元的單片機主控有豐富的接口資源，能連接多個傳感器；處理單元的arm主控有串口接口，能夠連接控制單元的電機控制主控的串口、有USB接口，能夠同時連接感知單元的雙目攝像機和感知單元的單片機主控，并能運行圖像處理算法。這種移動機器人的紅外測距傳感器可以探測左前方、右前方、左后方、右后方的水平向外四個方位、也可以探測左下方、右下方、左下方、右下方的垂直向下四個方位，可以確定移動機器人周圍障礙物情況，從而為規避障礙、預防下墜提供決策依據。這種移動機器人的光電編碼器用于獲取輪式里程計信息；慣性導航傳感器用于獲取移動機器人的慣性導航信息，慣性導航傳感器包括陀螺儀和加速度計；如此，可以獲取移動機器人的傳統定位結果，作為一個定位依據。這種移動機器人的雙目攝像機可以實現雙目視覺定位，雙目視覺定位有著較傳統定位設備更為精確的效果，通過雙目視覺定位，可以作為移動機器人定位的強有力依據。這種機器人制造成本低、使用方便、能在未知環境下自主實時定位，自主避障，這種機器人定位精度較高，對環境適應能力強，可以用于家庭掃地、工廠巡邏、野外探測等。附圖說明圖1實施例的結構示意圖。圖中，1.機械軀干2.控制單元3.感知單元4.處理單元5.驅動直流電機6.滾輪7.電機驅動板8.電機單片機主控9.第一電源模塊10.感知單元單片機主控11.光電編碼器12.慣性導航傳感器13.紅外測距傳感器14.超聲波傳感器15.雙目攝像機16.arm主控17.第二電源模塊。具體實施方式下面結合附圖和實施例對本
技術實現思路
作進一步的闡述，但不是對本專利技術的限定。實施例：參照圖1，一種自主實時定位的移動機器人，包括機械軀干1，所述機械軀干1設有控制單元2、感知單元3、處理單元4及驅動直流電機5，控制單元2、感知單元3與處理單元4連接，驅動直流電機5設置在機械軀干1的下部與機械軀干1底部的帶履帶的滾輪6連接并與控制單元2電連接，本例中滾輪6為至少4個。所述控制單元2包括電機單片機主控8和與電機單片機主控連接的電機驅動板7及第一電源模塊9，電機驅動板7上設有電機驅動電路，電機單片機主控8輸出PWM波通過電機驅動板7上的電機驅動電路對驅動直流電機5輸出相應電流以驅使驅動直流電機5工作，帶動機械軀干1運動。所述第一電源模塊9的電壓為12v，第一電源模塊9為電機單片機主控8和電機驅動板7供電。所述感知單元3包括感知單元單片機主控10和與感知單元單片機主控10連接的光電編碼器11、慣性導航傳感器12、紅外測距傳感器13、超聲波傳感器14及雙目攝像機15，感知單元單片機主控10的作用是讀取傳感器信息。所述處理單元4包括arm主控16本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種自主實時定位的移動機器人，包括機械軀干，其特征是，所述機械軀干設有控制單元、感知單元、處理單元及驅動直流電機，控制單元、感知單元與處理單元連接，驅動直流電機設置在機械軀干的下部與機械軀干底部的帶履帶的滾輪連接并與控制單元電連接。

【技術特征摘要】
1.一種自主實時定位的移動機器人，包括機械軀干，其特征是，所述機械軀干設有控制單元、感知單元、處理單元及驅動直流電機，控制單元、感知單元與處理單元連接，驅動直流電機設置在機械軀干的下部與機械軀干底部的帶履帶的滾輪連接并與控制單元電連接。2.根據權利要求1所述的自主實時定位的移動機器人，其特征是，所述控制單元包括電機單片機主控和與電機單片機主控連接的電機驅動板及第一電源模塊，電機驅動板上設有電機驅動電路。3.根據權利要求1所述的自主實時定位的移動機器人，其特征是，所述第一電源模塊的電壓為12v，第一電源模塊為電機單片機主控和電機驅動板供電。4.根據權利要求1所述的自主實時定位的移動機器人，其特征是，所...

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉業浩，胡維平，
申請(專利權)人：廣西師范大學，
類型：發明
國別省市：廣西,45