轮式移动机器人控制系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110017859A(43)申请公布日2019.07.16(21)申请号201810013580.6(22)申请日2018.01.08(71)申请人北京航空航天大学地址100191北京市海淀区学院路37号(72)发明人毕树生杨东升蔡月日谭振文王浩袁畅黄国威(51)Int.Cl.G01D21/02(2006.01)G05D1/02(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图5页(54)发明名称轮式移动机器人控制系统(57)摘要本发明公开一种轮式移动机器人控制系统，包括布置于机器人内部的机载计算机、微控制器单元、电源管理单元、CAN接口卡、运动单元、无线通信单元、温度监控单元和布置于机器人外部的传感器单元、无线路由器、若干非机载计算机、若干手机、若干pad、接口面板和控制面板；内部器件和外部器件通过接口面板实现电气连接。本发明的优点为：通过改变接口面板上接口之间的连接，接口与传感器单元、无线路由器的连接，可以灵活的改变系统的控制架构；通过WIFI可以扩展若干非机载计算机、若干手机和若干pad作为控制器，协同控制机器人，实现了机器人的分布式控制；同时，接口面板上丰富的接口使得系统具有强大的扩展能力。CN110017859ACN110017859A权利要求书1/2页1.一种轮式移动机器人控制系统，其特征在于：包括机载计算机、微控制器单元、电源管理单元、无线路由器、若干非机载计算机、若干手机、若干pad、CAN接口卡、传感器单元、运动单元、无线通信单元、温度监控单元、接口面板和控制面板；其中，机载计算机、微控制器单元、电源管理单元通过网线与无线路由器通信；若干非机载计算机、若干手机、若干pad通过WIFI与无线路由器通信；以无线路由器为信息交换中间节点，机载计算机、微控制器单元、电源管理单元、若干非机载计算机、若干手机、若干pad之间相互交换信息；机载计算机与CAN接口卡通过USB接口相连；传感器单元中的不同传感器分别连接至机载计算机、微控制器单元和无线路由器；运动控制单元通过CAN总线既可以和CAN接口卡相连也可以与微控制器单元相连；无线通信单元与微控制器单元相连；电源管理单元为整个系统提供供电，同时与温度监控单元相连，控制温度监控单元；机载计算机与微控制器通过串口相连，通过串口进行信息交互；微控制器和电源管理单元可以通过SPI连接，通过SPI进行信息交互；机载计算机、微控制器单元、电源管理单元、CAN接口卡、运动单元布置于机器人内部，通过电缆与接口面板连接；传感器单元和无线路由器布置于机器人的外部；通过接口面板与机器人内部的机载计算机、微控制器单元、电源管理单元、CAN接口卡、运动单元实现电气连接。2.如权利要求1所述的轮式移动机器人控制系统，其特征在于：所述传感器单元包括超声波传感器、姿态传感器、RGB-D传感器、GPS传感器和激光雷达传感器。其中激光雷达传感器通过网线与无线路由器通信。3.如权利要求1所述的轮式移动机器人控制系统，其特征在于：所述运动单元包括四套相同的由伺服驱动器和电机组成的运动模组。四套运动模组分别驱动轮式移动机器人的一个车轮运动。4.如权利要求1所述的轮式移动机器人控制系统，其特征在于：所述无线通信单元包括2.4G无线模块和蓝牙通信模块，它们分别通过SPI和串口与微控制器单元通信。5.如权利要求1所述的轮式移动机器人控制系统，其特征在于：所述温度监控单元包括若干温度传感器和若干散热风扇。通过温度传感器对机器人内部的温度检测，控制散热风扇的运行，从而保证系统温度维持在合适的范围内。6.如权利要求1所述的轮式移动机器人控制系统，其特征在于：所述接口面板上设置的接口包括机载计算机接口、CAN接口卡接口、运动单元接口、微控制器单元接口和电源管理单元接口；其中，所述机载计算机接口有USB接口、网口、MIC接口、耳机接口、串口和HDMI接口；所述CAN接口卡接口为CAN接口；所述运动单元接口为CAN接口；所述微控制器单元接口有USB接口、串口、网口和CAN接口；所述电源管理单元接口有DC24V、DC12V、DC5V接口和网口。7.如权利要求1所述的轮式移动机器人控制系统，其特征在于：通过改变所述接口面板上接口之间的连接，接口与传感器单元、无线路由器的连接，可以灵活的改变系统的控制架构，实现形式有以下四种：(a)单一机载计算机作为控制器：接口面板上运动单元的CAN接口与CAN接口卡的CAN接口连接；超声波传感器、姿态传感器与CAN接口卡的CAN接口连接；RGB-D摄像头与机载计算机接口的USB接口连接；GPS传感器与机载计算机的串口连接；2CN110017859A权利要求书2/2页(b)单一微控制器作为控制器：接口面板上运动单元的CAN接口与微