一种移动机器人路径控制装置制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及移动机器人研究领域，提供了一种移动机器人路径控制装置，包括：导航定位模块、微控制器、电机驱动器、显示器和车体，并且导航定位模块、微控制器、电机驱动器都安装于车体上；微控制器分别与导航定位模块、电机驱动器相连接；电机驱动器由驱动器和驱动转向机构组成，并且驱动器分别与微控制器、驱动转向机构相连接，驱动转向机构与车体相连接，用于驱动车体运动；显示器，具有触摸屏，与微控制器之间采用无线连接，用于显示从微控制器中输出的数据信息。本实用新型具有定位、寻路速度快，可实时修正路径，更加精确、快速、安全的优点。
【专利说明】 一种移动机器人路径控制装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及移动机器人研究领域，特别是涉及一种移动机器人路径控制装置。
【背景技术】
[0002]随着传感器、人工智能及材料等领域的技术进步，移动机器人在危险和极限环境下作为替代人工服务和工作的首选而得到了广泛应用；各国高校、公司和科研机构都加大了移动机器人的研究力度。
[0003]机器人路径规划作为移动机器人研究中最关键的问题，对室外未知环境中的移动机器人路径规划精准度与控制策略的研究，必将推动传感器技术、人工智能技术、多传感器信息融合技术、信息-物理融合系统CPS等前沿学科领域的研究，并将加速推动移动机器人在航天、海洋、军事、工业和家庭服务行业中的应用。
[0004]然而，移动机器人现在面临最严峻的问题在于:机器人在复杂或非确定的环境中难以以自主方式运行，虽然移动机器人在导航、定位等方面的研究已取得了丰硕的成果，但在实际应用中的效率往往难以达到让人满意的效果。
[0005]目前，嵌入式技术已被广泛应用于工业控制、交通管理、信息家电、家庭智能管理系统、POS网络及电子商务、环境检测、机器人等各个领域。在移动机器人路径规划研究领域，利用嵌入式技术来提高机器人的路径规划精准度一直是一大趋势；对机器人的路径规划的微调也是一大难题，在传统的路径规划系统中，缺乏对临时改变路径或者是临时设定路径的微调方案。
[0006]因此，移动机器人研究领域急需一种定位、寻路速度快，可实时修正路径，更加精确、快速、安全的移动机器人路径控制装置。
【发明内容】
[0007]为了实现上述功能，同时解决现有技术所存在的不足，本实用新型提供了一种移动机器人路径控制装置。本实用新型所解决的技术问题采用以下技术方案来实现:
[0008]一种移动机器人路径控制装置，包括:导航定位模块、微控制器、电机驱动器、显示器和车体，并且导航定位模块、微控制器、电机驱动器都安装于车体上；
[0009]微控制器分别与导航定位模块、电机驱动器相连接；
[0010]电机驱动器由驱动器和驱动转向机构组成，并且驱动器分别与微控制器、驱动转向机构相连接，驱动转向机构与车体相连接，用于驱动车体运动；
[0011]显示器，具有触摸屏，与微控制器之间采用无线连接，用于显示从微控制器中输出的数据信息。
[0012]进一步地，显示器为IXD触摸屏，IXD触摸屏与微控制器通过无线点对点连接。
[0013]进一步地，IXD触摸屏与微控制器通过无线的2.4GHz频段或者5GHz频段点对点连接。
[0014]进一步地，IXD触摸屏与微控制器通过蓝牙点对点连接。
[0015]进一步地，导航定位模块为激光定位仪和/或Cricket无线传感器；
[0016]进一步地，激光定位仪还包括:激光头和反射板，并且激光头安装在车体上，反射板安装在障碍物上，激光头与微控制器相连接。
[0017]进一步地，还包括红外摄像头，红外摄像头与微控制器相连接，用于将摄得的图像数据传输至微控制器。
[0018]进一步地,微控制器为PcDuino处理器。
[0019]进一步地，电机驱动器选用LMD18200直流电机驱动器。
[0020]本实用新型的有益效果:
[0021]1、本实用新型采用模块化设计，元器件之间拆换方便，能够更好地适应高危环境，在实验室内也便于进行替代测试。
[0022]2、本实用新型的显示器具有触摸屏，并且是无线连接，方便在机器人移动时查看工况，同时也方便修正路径。
[0023]3、本实用新型采用无线或者蓝牙点对点连接，既具备较好的抗干扰能力同时相对于有线连接而言成本更低；当采用2.4GHz频段无线连接时本实用新型具备更远的连接距离和更好的信号穿墙能力；当采用5GHz频段无线连接时，本实用新型传输数据的速度更快，因此本实用新型能够根据实际需要选择适用的无线频段，具有更加广泛的适用性，能够满足不同场合的需求，具有更加广泛的适用性。
[0024]4、本实用新型采用的激光定位仪能够使机器人更加有效地自主规避障碍物；采用的Cricket无线传感器定位则能够使机器人对地形的整体布局具有相当的预判能力；两种定位方式的结合有效地提高了机器人路径规划的精准度。
[0025]5、本实用新型的微控制器选用PcDuino控制器，CPU频率为1GHz，具有性能强劲，
接口丰富等优点。
[0026]6、本实用新型选用的驱动器为LMD18200驱动器，该驱动器具有很强的驱动能力，瞬间驱动电流可达6A，正常工作电流可达3A，并且具备温度报警、过热与短路保护的功能，提高了安全性，减少了故障的发生，更加安全可靠。
[0027]7、本实用新型在车体上面安装有红外摄像头，能够实时显示工况，并将其采集得到的图像通过显示器显示出来，便于工作人员实时查看，具有更加直观、便于操作和及时纠错的优点，能够有效的避免撞击事件的发生，更加安全可靠。
【专利附图】
【附图说明】
[0028]下面结合附图和【具体实施方式】来详细说明本实用新型:
[0029]图1是本实用新型一种移动机器人路径控制装置的结构示意图。
[0030]图2为本实用新型一种移动机器人路径控制装置的优选方案的结构示意图。
[0031]图3是本实用新型的仿真实验环境示意图。
【具体实施方式】
[0032]为了使本实用新型技术实现的措施、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。
[0033]实施例1:
[0034]图1是本实用新型一种移动机器人路径控制装置的结构示意图。
[0035]根据图1所示，提供了一种移动机器人路径控制装置，包括:导航定位模块209、微控制器202、电机驱动器、显示器203和车体201，并且导航定位模块209、微控制器202、电机驱动器都安装于车体201上；微控制器202分别与导航定位模块209、电机驱动器相连接；电机驱动器由驱动器205和驱动转向机构206组成，并且驱动器205分别与微控制器202、驱动转向机构206相连接，驱动转向机构206与车体201相连接，用于驱动车体201运动；显示器203，具有触摸屏，与微控制器202之间采用无线连接，用于显示从微控制器202中输出的数据信息。
[0036]优选的，本实施例中的显示器203为IXD触摸屏，IXD触摸屏与微控制器202通过无线点对点连接；LCD触摸屏与微控制器通过无线的2.4GHz频段或者5GHz频段点对点连接。
[0037]进一步地，IXD触摸屏与微控制器通过蓝牙点对点连接。
[0038]图2为本实用新型一种移动机器人路径控制装置的优选方案的结构示意图。
[0039]如图2所示，本实施例中的导航定位模块209为激光定位仪或Cricket无线传感器207 ;进一步地，激光定位仪还包括:激光头208和反射板210，并且激光头208安装在车体201上，反射板210安装在障碍物103上，激光头208与微控制器202相连接。
[0040]如图2所示，本实施例中还包括红外摄像头204，红外摄像头204与微控制器202相连接，用于将摄得的图像数据传输至微控制器202 ;微控制器202为PcDuino处理器。
[0041]优选的，本实施例中的电机驱动器选用LMD18200直流电机驱动器。
[0042]图3为本实用新型的仿真实验环境示意图。
[0043]根据图3所示，在某个室外平面区域上，任意布置10块障碍物103，建立仿真实验环境，要求本实施例中的移动机器人车体201从任意一个源点运动到任意一个目标点。
[0044]本实施例工作时，导航定位模块209采用激光定位方式，利用安装在车体201上的激光头208和安装在障碍物103上的反射板210实现自定位；将采集到的位置信息传递给微控制器202，微控制器202根据接收到的位置信息命令电机驱动器210开始运动，电机驱动器210按照微控制器202的行车路径指示，进而驱动车体201带动驱动转向机构206转动，驱动转向机构206带动车体沿着行车路径移动；与微控制器202无线连接的显示器203可以实时显示微控制器的预设行驶路径和车体的实时位置，以及通过红外摄像头拍摄回来的实施路径情况，工作人员能够实时观察和比较车体的运行情况、偏差情况，能够即时的通过触摸显示器上的点，将调整信号传递给微控制器202，通过微控制器202实时的调整路线，做到更加精确、高效和安全。
[0045]实施例2:
[0046]图2为本实用新型一种移动机器人路径控制装置的优选方案的结构示意图。
[0047]本实施例中的导航定位模块209为激光定位仪和Cricket无线传感器207 ;其他方案与实施例1完全相同。
[0048]图3为本实用新型的仿真实验环境示意图。
[0049]根据图3所示，在某个室外平面区域上，任意布置10块障碍物103，建立仿真实验环境，要求本实施例中的移动机器人车体201从任意一个源点运动到任意一个目标点。
[0050]本实施例工作时，导航定位模块209采用激光定位方式加Cricket传感器207定位方式，利用安装在所述车体201上的激光头208和安装在障碍物103上的反射板210实现自定位，并利用微控制器202通过无线连接方式与安装在场地上的Cricket传感器207相连，进行辅助定位，定位更加快速、精确；将采集到的位置信息传递给微控制器202，微控制器202根据接收到的位置信息命令电机驱动器210开始运动，电机驱动器210按照微控制器202的行车路径指示，进而驱动车体201带动驱动转向机构206转动，驱动转向机构206带动车体沿着行车路径移动；与微控制器202无线连接的显示器203可以实时显示微控制器的预设行驶路径和车体的实时位置，以及通过红外摄像头拍摄回来的实施路径情况，工作人员能够实时观察和比较车体的运行情况、偏差情况，能够即时的通过触摸显示器上的点，将调整信号传递给微控制器202，通过微控制器202实时的调整路线，做到更加精确、高效和安全。
[0051]本实用新型采用模块化设计，元器件之间拆换方便，能够更好地适应高危环境，在实验室内也便于进行替代测试。
[0052]本实用新型的显示器具有触摸屏，并且是无线连接，方便在机器人移动时查看工况，同时也方便修正路径。
[0053]本实用新型采用无线或者蓝牙点对点连接，既具备较好的抗干扰能力同时相对于有线连接而言成本更低；当采用2.4GHz频段无线连接时本实用新型具备更远的连接距离和更好的信号穿墙能力；当采用5GHz频段无线连接时，本实用新型传输数据的速度更快，因此本实用新型能够根据实际需要选择适用的无线频段，具有更加广泛的适用性，能够满足不同场合的需求，具有更加广泛的适用性。
[0054]本实用新型采用的激光定位仪能够使机器人更加有效地自主规避障碍物；采用的Cricket无线传感器定位则能够使机器人对地形的整体布局具有相当的预判能力；两种定位方式的结合有效地提高了机器人路径规划的精准度。
[0055]本实用新型的微控制器选用PcDuino控制器，CPU频率为1GHz，具有性能强劲，接口丰富等优点。
[0056]本实用新型选用的驱动器为LMD18200驱动器，该驱动器具有很强的驱动能力，瞬间驱动电流可达6A，正常工作电流可达3A，并且具备温度报警、过热与短路保护的功能，提高了安全性，减少了故障的发生，更加安全可靠。
[0057]本实用新型在车体上面安装有红外摄像头，能够实时显示工况，并将其采集得到的图像通过显示器显示出来，便于工作人员实时查看，具有更加直观、便于操作和及时纠错的优点，能够有效的避免撞击事件的发生，更加安全可靠。
[0058]以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
【权利要求】
1.一种移动机器人路径控制装置，其特征在于，包括:导航定位模块、微控制器、电机驱动器、显示器和车体，并且所述导航定位模块、微控制器、电机驱动器都安装于车体上； 所述微控制器分别与导航定位模块、电机驱动器相连接； 所述电机驱动器由驱动器和驱动转向机构组成，并且所述驱动器分别与微控制器、驱动转向机构相连接，所述驱动转向机构与车体相连接，用于驱动所述车体运动； 所述显示器，具有触摸屏，与所述微控制器之间采用无线连接，用于显示从所述微控制器中输出的数据信息。
2.根据权利要求1所述的移动机器人路径控制装置，其特征在于，所述显示器为LCD触摸屏，所述LCD触摸屏与微控制器通过无线点对点连接。
3.根据权利要求2所述的移动机器人路径控制装置，其特征在于，所述LCD触摸屏与微控制器通过无线的2.4GHz频段或者5GHz频段点对点连接。
4.根据权利要求2所述的移动机器人路径控制装置，其特征在于，所述LCD触摸屏与微控制器通过蓝牙点对点连接。
5.根据权利要求1所述的移动机器人路径控制装置，其特征在于，所述导航定位模块为激光定位仪和/或Cricket无线传感器。
6.根据权利要求5所述的移动机器人路径控制装置，其特征在于，所述激光定位仪还包括:激光头和反射板，并且所述激光头安装在车体上，所述反射板安装在障碍物上，所述激光头与微控制器相连接。
7.根据权利要求1所述的移动机器人路径控制装置，其特征在于，还包括红外摄像头，所述红外摄像头与微控制器相连接，用于将摄得的图像数据传输至所述微控制器。
8.根据权利要求1~7所述的移动机器人路径控制装置，其特征在于，所述微控制器为PcDuino处理器。
9.根据权利要求1所述的移动机器人路径控制装置，其特征在于，所述电机驱动器选用LMD18200驱动器。
【文档编号】G05D1/02GK204229232SQ201420768333
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年12月9日 优先权日:2014年12月9日
【发明者】吕金秋, 游晓明, 刘升, 于清平, 刘锴 申请人:上海工程技术大学