专利名称：一种轮式机器人运动控制系统的制作方法
技术领域：
本实用新型属于机器人控制技术领域，特别涉及一种轮式机器人运动控制系统。
背景技术：
机器人对人类的工作和生活影响越来越大，特别是轮式机器人，其在现有机器人中扮演重要的角色，能够代替人类在很多领域完成很多难度大、复杂度高、危险性大的工作。目前，大多数轮式机器人的运动控制系统只能够对其运动过程中的位置(坐标)进行控制，而对机器人工作过程中的姿态(角度)控制以及对壁障的处理能力还有待提高。
实用新型内容针对背景技术存在的问题，本实用新型提供一种轮式机器人运动控制系统。为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案:一种轮式机器人运动控制系统，包括控制模块以及分别与其连接的陀螺仪感应模块、位置检测模块、驱动模块、通信模块、显示模块、键盘模块、限位保护模块；所述控制模块包括控制芯片以及分别与其连接的电源电路、复位电路、时钟电路及JTAG接口电路，电源电路包括电源转换芯片；所述陀螺仪感应模块包括依次连接的电子陀螺仪、运算放大电路、RC滤波电路、ADC转换电路；所述位置检测模块包括依次连接的光电编码器、电平转换缓冲电路、施密特整形电路、正交编码电路；所述限位保护模块包括光电隔离电路和限位开关。所述驱动模块包括依次连接的伺服电机驱动器、电平缓冲电路、正交编码脉冲电路。 所述通信模块包括两个无线发射器和两个天线。所述显示模块包括IXD显示器和显示控制芯片。所述键盘模块包括4X4的矩阵键盘。所述控制芯片型号为TMS320F2812。所述显示控制芯片型号为ST7920。使用机器人时，通过键盘模块输入相对于起点的终点坐标，控制模块通过自适应算法对位置检测模块测得的反馈值和设定的目标值进行解算，并根据陀螺仪感应模块对自身姿态做出调整，最终实现自动规划路径和确定的姿态到达目标点，在机器人运动过程中，显示模块对机器人的坐标参数进行实时监测，限位保护模块对机器人四周进行同时检测，遇到障碍物时反馈给控制模块，可进行壁障处理。与现有技术相比，本实用新型能够很好的兼顾机器人的位置和姿态信息，通过交互式输入机器人的最终位置坐标和姿态角度，其能够自动规划路径，按照相应的姿态到达预定目标点；运动过程中可以对相关的运动参数进行监测，并通过检测相应位置的限位开 关对机器人进行壁障处理；其功能全面、智能化高、实用性强。
图1为本实用新型的结构简图。
具体实施方式
以下结合附图所示的实施例对本实用新型作进一步说明。如图1所示，本实用新型包括控制模块、陀螺仪感应模块、位置检测模块、驱动模块、通信模块、显示模块、键盘模块、限位保护模块。控制模块包括控制芯片以及分别与其连接的电源电路、复位电路、时钟电路及JTAG接口电路，电源电路包括电源转换芯片，电源电路是通过电源转换芯片将外部高电压转换为与控制芯片工作匹配的电压，本实施例中，电源电路将5V的电压转换成3.3VC0MS电压和1.8V的内核电压；复位电路通过复位按钮与控制芯片的复位引脚相连，时钟电路的晶振引脚与控制芯片的晶振输入引脚相连，JTAG接口电路负责将控制芯片的相关引脚引出，使用机器人时，将JTAG接口电路与计算机上的仿真器连接。陀螺仪感应模块包括依次连接的电子陀螺仪、运算放大电路、RC滤波电路、ADC转换电路，ADC转换电路与控制芯片连接。位置检测模块包括依次连接的光电编码器、电平转换缓冲电路、施密特整形电路、正交编码电路，正交编码电路与控制芯片连接，本实施例中的施密特整形电路采用两级74HC14组成的两级COMS施密特反相器对光电编码器输出的高频方波信号进行整形，其能够有效的将不规则的方波信号整形成规则的方波信号。限位保护模块包括光电隔离电路和限位开关，限位开关的输出端与光电隔离电路的输入端连接，光电隔离电路的输出端与控制芯片的GPIO接口相连。驱动模块包括依次连接的伺服电机驱动器、电平缓冲电路、正交编码脉冲电路，正交编码脉冲电路与控制芯片连接。通信模块包括两个无线发射器和两个天线，一个无线发射器通过上位机的串行口与上位机连接，另一个无线发射器与控制芯片的串行外设接口 SPI相连。显示模块包括IXD显示器和显示控制芯片，本实施例中，显示控制芯片ST7920的数据通信端口和控制端口分别与控制芯片TMS320F2812的GPIO接口相连。键盘模块包括4X4的矩阵键盘，矩阵键盘将机器人的姿态信息输入控制芯片中，矩阵键盘与控制芯片的GPIO接口相连，通过定义键盘上按键的功能可方便的输入机器人相对其实位置的位置和姿态信息。
权利要求1.一种轮式机器人运动控制系统，其特征在于:包括控制模块以及分别与其连接的陀螺仪感应模块、位置检测模块、驱动模块、通信模块、显示模块、键盘模块、限位保护模块； 所述控制模块包括控制芯片以及分别与其连接的电源电路、复位电路、时钟电路及JTAG接口电路，电源电路包括电源转换芯片； 所述陀螺仪感应模块包括依次连接的电子陀螺仪、运算放大电路、RC滤波电路、ADC转换电路； 所述位置检测模块包括依次连接的光电编码器、电平转换缓冲电路、施密特整形电路、正交编码电路； 所述限位保护模块包括光电隔离电路和限位开关。
2.根据权利要求1所述的一种轮式机器人运动控制系统，其特征在于:所述驱动模块包括依次连接的伺服电机驱动器、电平缓冲电路、正交编码脉冲电路。
3.根据权利要求1或2所述的一种轮式机器人运动控制系统，其特征在于:所述通信模块包括两个无线发射器和两个天线。
4.根据权利要求1或2所述的一种轮式机器人运动控制系统，其特征在于:所述显示模块包括IXD显示器和显示控制芯片。
5.根据权利要求1或2所述的一种轮式机器人运动控制系统，其特征在于:所述键盘模块包括4X4的矩阵键盘。
6.根据权利要求1所述的一种轮式机器人运动控制系统，其特征在于:所述控制芯片型号为 TMS320F2812。
7.根据权利要求4所述的一种轮式机器人运动控制系统，其特征在于:所述显示控制芯片型号为ST7920。
专利摘要本实用新型提供一种轮式机器人运动控制系统，包括控制模块以及分别与其连接的陀螺仪感应模块、位置检测模块、驱动模块、通信模块、显示模块、键盘模块、限位保护模块，使用时，通过键盘模块输入相对于起点的终点坐标，控制模块通过自适应算法对位置检测模块测得的反馈值和设定的目标值进行解算，并根据陀螺仪感应模块对自身姿态做出调整，最终实现自动规划路径和确定的姿态到达目标点，在机器人运动过程中，显示模块对机器人的坐标参数进行实时监测，限位保护模块对机器人四周进行同时检测，遇到障碍物时反馈给控制模块，可进行壁障处理。本实用新型功能全面、智能化高、实用性强。
文档编号G05D1/02GK202975807SQ20122069165
公开日2013年6月5日 申请日期2012年12月14日 优先权日2012年12月14日
发明者纪浩, 邹力涵, 高斌, 高莹, 邓成亮, 赵铁柱 申请人:武汉大学