本實(shí)用新型涉及機(jī)器人領(lǐng)域，尤其涉及一種基于RFID定位的室內(nèi)移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

室內(nèi)服務(wù)機(jī)器人是智能機(jī)器人的一個(gè)重要分支，與工業(yè)機(jī)器人和室外機(jī)器人不同，室內(nèi)服務(wù)機(jī)器人主要工作在結(jié)構(gòu)化的室內(nèi)環(huán)境中，比如醫(yī)院、餐廳、家庭等場(chǎng)所，實(shí)現(xiàn)物品的遞送、客戶引導(dǎo)、清潔、娛樂等服務(wù)任務(wù)。目前的智能機(jī)器人在工作過程中若碰到需要大角度轉(zhuǎn)彎時(shí)，需要提前規(guī)劃路徑，確定好偏轉(zhuǎn)的軌跡，非常的麻煩。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種基于RFID定位的室內(nèi)移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)，以克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足。

本實(shí)用新型解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：一種基于RFID定位的室內(nèi)移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)，包括分布于室內(nèi)環(huán)境中的探測(cè)基站、粘貼在移動(dòng)機(jī)器人上的RFID標(biāo)簽、主控PC；探測(cè)基站與主控PC采用互聯(lián)網(wǎng)相連；移動(dòng)機(jī)器人包括通信模塊、單片機(jī)、超聲波探測(cè)裝置、移動(dòng)底座、轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)；轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)包括升降裝置、360度電動(dòng)水平旋轉(zhuǎn)底盤；升降裝置的一端與移動(dòng)底座下端面相連接，升降裝置的另一端與360度電動(dòng)水平旋轉(zhuǎn)底盤相連接；通信模塊、超聲波探測(cè)裝置、升降裝置、360度電動(dòng)水平旋轉(zhuǎn)底盤分別與單片機(jī)電連接，單片機(jī)通過通信模塊與主控PC建立數(shù)據(jù)交互。

本實(shí)用新型的有益效果是：通過在移動(dòng)底座上增設(shè)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)后，當(dāng)移動(dòng)機(jī)器人在需要大角度轉(zhuǎn)彎時(shí)，可以直接利用轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)讓移動(dòng)機(jī)器人整體快速轉(zhuǎn)向，整個(gè)過程非常簡(jiǎn)單，而且不需要過多的規(guī)劃路徑，穩(wěn)定性好。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本實(shí)用新型還可以做如下改進(jìn)。

進(jìn)一步，移動(dòng)底座包括基體、動(dòng)力總成、車輪；動(dòng)力總成固定在基體的下端面上，車輪與動(dòng)力總成的輸出軸連接。

進(jìn)一步，基體包括上安裝板、下安裝板、連接柱；上安裝板與下安裝板之間通過連接柱相連接；升降裝置的一端固定在上安裝板的下端面，升降裝置的另一端貫穿下安裝板。

采用上述進(jìn)一步的有益效果是：方便安裝升降裝置和360度電動(dòng)水平旋轉(zhuǎn)底盤，保證具有足夠的行程。

進(jìn)一步，轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)還包括兩組萬向輪機(jī)構(gòu)、調(diào)節(jié)板，調(diào)節(jié)板橫向固定在升降裝置的輸出端上，并可在升降裝置的作用下進(jìn)行上下移動(dòng)，兩組萬向輪機(jī)構(gòu)分別設(shè)置在調(diào)節(jié)板的前后兩側(cè)。

采用上述進(jìn)一步的有益效果是：保證整個(gè)轉(zhuǎn)向的平穩(wěn)。

進(jìn)一步，萬向輪機(jī)構(gòu)包括萬向輪、彈簧、螺栓、連接板，螺栓的上端貫穿調(diào)節(jié)板，并與下安裝板螺紋連接；連接板布置在調(diào)節(jié)板的下方，并且螺栓的下端貫穿連接板，連接板可在螺栓上進(jìn)行上下移動(dòng)；彈簧套在位于連接板與調(diào)節(jié)板之間的螺栓上，彈簧的上端抵接著調(diào)節(jié)板，彈簧的下端抵接著連接板；萬向輪固定在連接板的下端面上。

采用上述進(jìn)一步的有益效果是：在轉(zhuǎn)向時(shí)能夠起到一定的防護(hù)作用，保證轉(zhuǎn)向安全進(jìn)行。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型中移動(dòng)機(jī)器人的左視圖；

圖2為本實(shí)用新型中移動(dòng)機(jī)器人的主視圖；

圖3為圖1中萬向輪機(jī)構(gòu)處的放大圖；

圖4為本實(shí)用新型所述基于RFID定位的室內(nèi)移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)所涉及到的電原理圖。

附圖中，各標(biāo)號(hào)所代表的部件列表如下：

1、探測(cè)基站，2、移動(dòng)機(jī)器人，210、通信模塊，220、單片機(jī)，230、超聲波探測(cè)裝置，240、移動(dòng)底座，241、基體，2411、上安裝板，2412、下安裝板，2413、連接柱，242、動(dòng)力總成，243、車輪，250、轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，251、升降裝置，252、360度電動(dòng)水平旋轉(zhuǎn)底盤，253、萬向輪機(jī)構(gòu)，2531、萬向輪，2532、彈簧，2533、螺栓，2534、連接板，254、調(diào)節(jié)板，3、RFID標(biāo)簽，4、主控PC。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本實(shí)用新型，并非用于限定本實(shí)用新型的范圍。

如圖1、圖2、圖3、圖4所示，一種基于RFID定位的室內(nèi)移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)，包括分布于室內(nèi)環(huán)境中的探測(cè)基站1、粘貼在移動(dòng)機(jī)器人2上的RFID標(biāo)簽3、主控PC4。

探測(cè)基站1與主控PC4相連，其中，采用的連接方式可以是互聯(lián)網(wǎng)，也可以數(shù)據(jù)傳輸線連接。移動(dòng)機(jī)器人2包括通信模塊210、單片機(jī)220、超聲波探測(cè)裝置230、移動(dòng)底座240、轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)250、供電電源。供電電源為移動(dòng)機(jī)器人2上所有用電器件供電，供電電源采用的充電方式是無線充電。轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)250包括升降裝置251、360度電動(dòng)水平旋轉(zhuǎn)底盤252。升降裝置251的一端與移動(dòng)底座240下端面固定連接，升降裝置251的另一端與360度電動(dòng)水平旋轉(zhuǎn)底盤252固定連接，升降裝置251可以是由多個(gè)電動(dòng)升降桿組成。通信模塊210通過數(shù)據(jù)線與單片機(jī)220電連接，超聲波探測(cè)裝置230的輸出端通過數(shù)據(jù)線與單片機(jī)220電連接，升降裝置251的輸入端通過數(shù)據(jù)線與單片機(jī)220電連接，360度電動(dòng)水平旋轉(zhuǎn)底盤252的電控部分通過數(shù)據(jù)線與單片機(jī)220電連接。而單片機(jī)220通過通信模塊210與主控PC4建立數(shù)據(jù)交互。360度電動(dòng)水平旋轉(zhuǎn)底盤252采用的是現(xiàn)有技術(shù)。

探測(cè)基站1包括多個(gè)RFID閱讀器，每個(gè)RFID閱讀器內(nèi)均集成有通訊單元，RFID閱讀器通過通訊單元與主控PC4建立連接。

移動(dòng)底座240包括基體241、動(dòng)力總成242、車輪243。動(dòng)力總成242固定在基體241的下端面上，車輪243與動(dòng)力總成242的輸出軸連接，動(dòng)力總成242包括防水電機(jī)，防水電機(jī)的數(shù)量可以是兩個(gè)、四個(gè)、六個(gè)等偶數(shù)個(gè)。防水電機(jī)的數(shù)量等于車輪243的數(shù)量。

在本實(shí)施例中，基體241的具體結(jié)構(gòu)如下：

基體241包括上安裝板2411、下安裝板2412、多個(gè)連接柱2413。上安裝板2411與下安裝板2412之間通過多個(gè)連接柱2413相連接，多個(gè)連接柱2413在布置時(shí)最好是布置兩排，并且每個(gè)連接柱與上安裝板2411或下安裝板2412之間采用螺釘連接。升降裝置251的非輸出端通過螺釘固定在上安裝板2411的下端面上，升降裝置251的輸出端貫穿下安裝板2412，并且有部分伸出到下安裝板2412外，為了方便安裝升降裝置251，下安裝板2412上開設(shè)有相應(yīng)的通孔。

安裝好整個(gè)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)250后，若升降裝置251處于非工作狀態(tài)(升降裝置251的輸出端不伸出)時(shí)，360度電動(dòng)水平旋轉(zhuǎn)底盤252的下端面是不與地面相接觸的，因此采用了上述結(jié)構(gòu)的基體241，這樣不僅能夠保證360度電動(dòng)水平旋轉(zhuǎn)底盤252不與地面接觸，而且還能一定程度上擴(kuò)大升降裝置251的行程。同時(shí)也是為了方便配合后續(xù)的萬向輪機(jī)構(gòu)253和調(diào)節(jié)板254。

轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)250還包括兩組萬向輪機(jī)構(gòu)253、調(diào)節(jié)板254。調(diào)節(jié)板254橫向固定在升降裝置251的輸出端上，并可在升降裝置251的作用下進(jìn)行上下移動(dòng)。兩組萬向輪機(jī)構(gòu)253分別設(shè)置在調(diào)節(jié)板254的前后兩側(cè)。

萬向輪機(jī)構(gòu)253包括萬向輪2531、彈簧2532、螺栓2533、連接板2534。螺栓2533的上端貫穿調(diào)節(jié)板254，并且螺栓2533的上端貫穿調(diào)節(jié)板254后與下安裝板2412螺紋連接，為了方便螺栓2533的桿體經(jīng)過，調(diào)節(jié)板254上開設(shè)有相應(yīng)過孔。連接板2534布置在調(diào)節(jié)板254的下方，并且螺栓2533的下端貫穿連接板2534，為了方便螺栓2533的桿體經(jīng)過，連接板2534上開設(shè)有相應(yīng)過孔(螺栓2533的下端設(shè)有螺帽，而連接板2534上開的過孔的直徑大于螺栓2533的桿體的直徑，但是連接板2534上開的過孔的直徑小于螺栓2533的螺帽的直徑)，這樣調(diào)節(jié)板254可在螺栓2533上進(jìn)行上下移動(dòng)。彈簧2532套在位于連接板2534與調(diào)節(jié)板254之間的螺栓2533上，彈簧2532的上端抵接著調(diào)節(jié)板254，彈簧2532的下端抵接著連接板2534，在工作過程中彈簧2532始終處于壓縮狀態(tài)。萬向輪2531通過螺釘固定在連接板2534的下端面上。彈簧2532、螺栓2533的數(shù)量均可為多個(gè)。

超聲波探測(cè)裝置230包括多個(gè)超聲波收發(fā)探頭，移動(dòng)機(jī)器人2的各個(gè)側(cè)面均至少安裝有一個(gè)超聲波收發(fā)探頭，超聲波收發(fā)探頭最好安裝在上安裝板2411上，考慮到單片機(jī)220連接的器件較多，為了便于擴(kuò)展，單片機(jī)220可以連接一塊電控板，器件可以直接與電控板電連接。

另外，為了避免探測(cè)基站1中的RFID閱讀器出現(xiàn)故障后，導(dǎo)致整套系統(tǒng)中斷運(yùn)行，探測(cè)基站1中的RFID閱讀器上均固定有ARM處理器、通訊模塊、超聲波發(fā)射模塊和超聲波接收模塊；通訊模塊、超聲波發(fā)射模塊和超聲波接收模塊分別與ARM處理器電連接，ARM處理器還連接著電源。ARM處理器能夠通過通訊模塊與主控PC4建立連接。在探測(cè)探測(cè)基站1中的RFID閱讀器出現(xiàn)故障后，可以利用超聲波探測(cè)裝置230與超聲波發(fā)射模塊、超聲波接收模塊的配合來實(shí)現(xiàn)對(duì)移動(dòng)機(jī)器人2的超聲波定位，在本實(shí)施例中之所以把ARM處理器、通訊模塊、超聲波發(fā)射模塊和超聲波接收模塊安裝在RFID閱讀器上，是因?yàn)檫@樣可以讓RFID定位和超聲波定位采用相同的節(jié)點(diǎn)，減少重新布置節(jié)點(diǎn)時(shí)所需要的時(shí)間。

單片機(jī)220采用的是ARDUINO，主要是因?yàn)锳RDUINO是一款便捷靈活、方便上手的開源電子原型平臺(tái)。

動(dòng)力總成242還包括電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、電機(jī)電流檢測(cè)電路以及編碼器電路。電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路控制防水電機(jī)的正、反轉(zhuǎn)與加、減速?gòu)亩刂埔苿?dòng)機(jī)器人2的運(yùn)動(dòng)。電機(jī)電流檢測(cè)電路實(shí)時(shí)檢測(cè)防水電機(jī)的電流大小，如果防水電機(jī)在行進(jìn)過程中出現(xiàn)堵轉(zhuǎn)現(xiàn)象，通過防水電機(jī)的電流會(huì)增大，此電流被電機(jī)電流檢測(cè)電路檢測(cè)到如果超過預(yù)設(shè)的值，電機(jī)電流檢測(cè)電路會(huì)將相應(yīng)指令傳輸至單片機(jī)220，那么單片機(jī)220就會(huì)通過控制功率輸出信號(hào)讓防水電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，避免防水電機(jī)由于長(zhǎng)時(shí)間處于異常工作狀態(tài)而受到損壞。編碼器電路中的編碼器用于向單片機(jī)220反饋移動(dòng)機(jī)器人2的行進(jìn)距離，車輪243轉(zhuǎn)動(dòng)一周編碼器輸出的脈沖信號(hào)是固定的，單片機(jī)220就可以通過采集編碼器輸出的脈沖信號(hào)的個(gè)數(shù)和機(jī)器人車輪243的直徑計(jì)算出移動(dòng)機(jī)器人2行走的距離。

在需要大角度轉(zhuǎn)彎時(shí)：通過主控PC4發(fā)送指令至單片機(jī)220，單片機(jī)220控制動(dòng)力總成242停止工作，同時(shí)單片機(jī)220控制升降裝置251開始工作，升降裝置251將360度電動(dòng)水平旋轉(zhuǎn)底盤252帶動(dòng)下行，直至升降裝置251伸出到指定長(zhǎng)度，此時(shí)車輪243全部離地，而萬向輪機(jī)構(gòu)253中的萬向輪2531在彈簧2532、調(diào)節(jié)板254的作用下能夠保證依舊與地面接觸，此時(shí)萬向輪2531起到支撐作用，防止傾倒，而調(diào)節(jié)板254的主要作用是保證移動(dòng)機(jī)器人2在整個(gè)轉(zhuǎn)向過程中的平穩(wěn)，待升降裝置251伸出到指定長(zhǎng)度后，單片機(jī)220再控制360度電動(dòng)水平旋轉(zhuǎn)底盤252工作，360度電動(dòng)水平旋轉(zhuǎn)底盤252能使得移動(dòng)機(jī)器人2進(jìn)行水平方向的360度轉(zhuǎn)動(dòng)，而360度電動(dòng)水平旋轉(zhuǎn)底盤252具體需要轉(zhuǎn)動(dòng)的角度值由單片機(jī)220進(jìn)行控制。完成相應(yīng)角度轉(zhuǎn)動(dòng)后，通過單片機(jī)220再控制升降裝置251上行到原始位(升降裝置251的桿體部分縮回)，動(dòng)力總成242開啟工作。

盡管上面已經(jīng)示出和描述了本實(shí)用新型的實(shí)施例，可以理解的是，上述實(shí)施例是示例性的，不能理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本實(shí)用新型的范圍內(nèi)可以對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行變化、修改、替換和變型。