一种自主行走轮式移动机器人控制器.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CN109508013A(43)申请公布日2019.03.22(21)申请号201811562624.7(22)申请日2018.12.20(71)申请人南京理工大学地址210094江苏省南京市孝陵卫200号(72)发明人董英杰孙瑜熊浩吴海涛叶子杰(74)专利代理机构南京理工大学专利中心32203代理人朱宝庆(51)Int.Cl.G05D1/02(2006.01)权利要求书1页说明书2页附图1页(54)发明名称一种自主行走轮式移动机器人控制器(57)摘要本发明提供了一种自主行走轮式移动机器人控制器，包括主控制系统、组合感知系统、运动控制与避障系统、路径规划系统、故障诊断与容错报警系统、上层控制与远程监控系统；主控制系统用于协调其余各系同之间的工作；组合感知系统用于获取障碍物的速度，以及机器人与障碍物之间的距离；运动控制与避障系统用于控制轮式机器人躲避障碍；路径规划系统用于规划轮式机器人从起点到终点的路径；故障诊断与容错报警系统用于判断轮式机器人是否有误；上层控制与远程监控系统用于监控轮式机器人的工作状态。CN109508013ACN109508013A权利要求书1/1页1.一种自主行走轮式移动机器人控制器，其特征在于，包括主控制系统、组合感知系统、运动控制与避障系统、路径规划系统、故障诊断与容错报警系统、上层控制与远程监控系统；其中主控制系统用于协调其余各系同之间的工作；组合感知系统用于获取障碍物的速度，以及机器人与障碍物之间的距离；运动控制与避障系统用于控制轮式机器人躲避障碍；路径规划系统用于规划轮式机器人从起点到终点的路径；故障诊断与容错报警系统用于判断轮式机器人是否有误；上层控制与远程监控系统用于监控轮式机器人的工作状态。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，组合感知系统通过激光测距雷达传感器的初步定位和视觉传感器准确定位相结合方式进行障碍物检测。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，组合感知系统的视觉传感器利用多个传感器相互配合，通过复杂的算法模拟计算出物体的速度、距离。4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，组合感知系统的激光雷达发出持续的激光脉冲，返回的信号由接收器接收，根据入射波与反射波的延时，测量出与目标的实际距离。5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，运动控制与避障系统应用动态神经网络算法实现机器人的状态与其避障动作之间的映射关系。6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，故障诊断与容错报警系统经3G/4G通信接口发送报警信息。2CN109508013A说明书1/2页一种自主行走轮式移动机器人控制器技术领域[0001]本发明涉及一种医疗设备技术，特别是一种自主行走轮式移动机器人控制器。背景技术[0002]移动机器人技术在交通、医疗、物流等领域中具有广泛的应用前景，是国家工业化与信息化进程中的关键技术和重要推动力。由于应用环境和任务的复杂性，因此研究出性能更好的移动机器人控制器是当前机器人学研究的前沿和热点领域。虽然我国移动机器人产业得到了长足的发展，但是在国产化进程中，缺乏核心技术，关键零部件依赖进口，依然是目前面临的最大挑战。特别是在高性能伺服电机和高精密减速器方面的差距尤为明显，造成国产工业机器人控制器成本居高不下，严重制约了机器人产业的成熟与国际竞争力的形成。并且由于机器人产业科研水平较为滞后，核心零部件技术含量低，在汽车、电子等移动机器人应用较为成熟的领域，市场基本被国外品牌垄断。本发明控制器能够较好的适用于轮式机器人，特别是在医疗智能轮椅等方面，能够辅助残障人士完成躲避障碍物以及自主行走。在一些极端和复杂的情况下也能够完成指定的动作。发明内容[0003]本发明的目的在于提供一种自主行走轮式移动机器人控制器，包括主控制系统、组合感知系统、运动控制与避障系统、路径规划系统、故障诊断与容错报警系统、上层控制与远程监控系统；主控制系统用于协调其余各系同之间的工作；组合感知系统用于获取障碍物的速度，以及机器人与障碍物之间的距离；运动控制与避障系统用于控制轮式机器人躲避障碍；路径规划系统用于规划轮式机器人从起点到终点的路径；故障诊断与容错报警系统用于判断轮式机器人是否有误；上层控制与远程监控系统用于监控轮式机器人的工作状态。[0004]本发明与现有技术相比，具有以下优点：(1)控制系统各部分之间相互配合，共同完成移动机器人的自主行走；(2)本系统采用开放式软件、硬件结构，可以根据需要方便扩充功能，使其适用于不同目的的科研需求；(3)硬件根据系统要求和电气特性进行模块化设计，不仅方便安装和维护，而且提高系统的可靠性；(4)本发明控制器具有网络通信功能，便于资源共享和多机器人协同，能根据实际情况判断和决策，如给定速度突变或在合理范