一種基于多傳感器融合的自主導航機器人控制裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種基于多傳感器融合的自主導航機器人控制裝置。裝置由微處理器、電源模塊、LCD顯示屏、驅動電路、三軸陀螺儀、三軸加速度計、電子羅盤和超聲波傳感器組成，電源模塊、LCD顯示屏、驅動電路、三軸陀螺儀、三軸加速度計、電子羅盤和超聲波傳感器分別與微處理器相連。不需要額外的附加設備和先驗的位置信息，具有低成本的優(yōu)勢，成果可以應用于家居服務機器人等需要自主導航的機器人領域。
【專利說明】一種基于多傳感器融合的自主導航機器人控制裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種機器人領域，具體說是一種基于多傳感器融合的自主導航機器人控制裝置。
【背景技術】
[0002]導航是移動機器人領域至關重要的問題，機器人導航指的是引導機器人從指定航線的一點運動到另一點的過程。移動機器人導航通常要解決三個基本問題:(1)使得機器人能從初始點運動到目標點；(2)使得機器人能繞開障礙物，并且經過某些必須經過的點；
[3]在任務完成的前提下，盡量優(yōu)化機器人的運行軌跡。為了解決這三個問題，適應于未知環(huán)境的移動機器人導航系統(tǒng)應具備環(huán)境認知、行為決策、運動控制等能力，該領域的研究內容也主要包括體系結構、環(huán)境建模與定位、路徑規(guī)劃、運動控制、多傳感器融合等若干方面，實現(xiàn)方案由多種，如申請?zhí)枮镃N201310670524的專利申請的一種溫室智能移動機器人視覺導航路徑識別方法，將原始圖像信息從RGB顏色空間轉換到HSI顏色空間，并分別提取H、S、I三個分量信息圖，對H分量信息圖去噪處理，用K-means算法對H分量信息圖進行聚類分割，獲得道路的分割效果圖，采用形態(tài)學腐蝕方法進行二次去噪處理，對經過腐蝕處理后的圖像進行灰度轉換，得到完整的道路信息，采用Candy算子邊緣檢測，提取邊緣離散點，轉換獲取導航離散點，對導航離散點進行擬合獲取最終導航路徑信息，對最終導航路徑信息進行坐標轉換，計算出移動機器人的導航角；有效提高了導航路徑識別對于光照不均的魯棒性，但算法較為復雜；申請?zhí)枮镃N201310670524的專利公開的動態(tài)環(huán)境下服務動機器人導航方法，利用室內環(huán)境下多臺全局攝像機與機器人車載激光傳感器實現(xiàn)人的位置跟蹤，根據(jù)采集樣本對特定室內環(huán)境場所下人的運動模式進行訓練，并對人的運動趨勢進行預測，根據(jù)人的當前位置和預測位置，與環(huán)境靜態(tài)障礙柵格地圖相融合，生成導航風險概率地圖，采用全局路徑規(guī)劃-局部避障控制層次化結構的機器人導航運動控制器，實現(xiàn)機器人導航行為控制，通過控制確保機器人在與人共處的復雜動態(tài)環(huán)境下安全高效的導航行為，對應用條件要求較高；申請?zhí)枮镃N201320172711的實用新型專利提出的基于ZigBee無線網(wǎng)絡的機器人尋徑導航裝置，包括上位機、網(wǎng)關單元、定位單元和設于機器人上的導航模塊，定位單元包括基站節(jié)點、簇節(jié)點和路由節(jié)點，組網(wǎng)簡便、使用方便，但導航效果有待進一步提聞。

【發(fā)明內容】

[0003]本實用新型提供了一種基于多傳感器融合的自主導航機器人控制裝置，針對目前機器人導航存在的算法復雜、條件要求嚴格等問題，采用基于多傳感器的體系結構，具有體積小、功耗低、成本低、實時性高和擴展性強等優(yōu)點。
[0004]為實現(xiàn)本實用新型的目標所采用的技術方案是:裝置由微處理器、電源模塊、LCD顯示屏、驅動電路、三軸陀螺儀、三軸加速度計、電子羅盤和超聲波傳感器組成，電源模塊、LCD顯示屏、驅動電路、三軸陀螺儀、三軸加速度計、電子羅盤和超聲波傳感器分別與微處理器相連。
[0005]所述的電源模塊包括兩塊鉛酸蓄電池及降壓模塊，提供+5V、+9V、± 15V和+24V輸出，并支持電壓電流監(jiān)測，過流保護，電池的過充過放保護等功能。
[0006]所述的驅動電路包括兩個直流伺服電機控制器且對應配備光電編碼器。
[0007]本實用新型的有益效果是:不需要額外的附加設備和先驗的位置信息，具有低成本的優(yōu)勢，成果可以應用于家居服務機器人等需要自主導航的機器人領域。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1是本實用新型的結構框圖。
[0009]圖2是本實用新型的驅動電路的結構框圖。
【具體實施方式】
[0010]下面結合附圖詳細描述本實用新型的【具體實施方式】。
[0011]圖1中，101為微處理器；102為電源模塊；103為IXD顯示屏；104為驅動電路；105為三軸陀螺儀；106為三軸加速度計；107為電子羅盤；108為超聲波傳感器。電源模塊(102)、LCD顯示屏(103)、驅動電路(104)、三軸陀螺儀(105)、三軸加速度計(106)、電子羅盤(107)和超聲波傳感器(108)分別與微處理器(101)相連。三軸陀螺儀(105)、三軸加速度計(106)、電子羅盤(107)和超聲波傳感器(108)為導航提供加速度、角速度、方位和與周圍物體的距離信息。
[0012]圖2中，201為直流伺服電機控制器A ;202為直流伺服電機A ;203為光電編碼器A ；204為直流伺服電機控制器B ；205為直流伺服電機B ；206為光電編碼器B ；207為失調電位器。直流伺服電機控制器A(201)和直流伺服電機控制器B(204)分別與失調電位器(205)相連，光電編碼器A(202)與直流伺服電機控制器A(201)相連，光電編碼器B (204)與直流伺服電機控制器B (203)相連。
[0013]直流伺服電機控制器A(201)和直流伺服電機控制器B(204)均采用Maxon4-Q-DCADS 50/5，分別驅動直流伺服電機A(202)和直流伺服電機B (205)。光電編碼器A(203)和光電編碼器B(206)均采用HEDL 5540，分別形成對直流伺服電機控制器A(201)和直流伺服電機控制器B(204)的反饋，直流伺服電機控制器A(202)和直流伺服電機控制器B(205)均工作在速度反饋方式。以直流伺服電機控制器A(201)為例，輸入有兩個:一個來自光電編碼器A(203)，直流伺服直流伺服電機控制器A(201)將光電編碼器A(203)輸出的頻率信號轉換為電壓信號；另一個來自設定直流伺服電機A (202)轉速的電平輸入,該輸入是差分信號，輸入范圍是-1OV?+10V，輸入電壓差值與直流伺服電機A(202)的轉速成正t匕，通過調節(jié)失調電位器(207)，使輸入壓差為OV時，電機轉速為零；輸入壓差大于零時，電機正轉，反之電機反轉。由于直流伺服電機控制器A(201)、直流伺服電機A(202)和光電編碼器A(203)已經實現(xiàn)了閉環(huán)速度控制，實際使用時，只需給出電平信號即可實現(xiàn)直流伺服電機A (202)轉速的控制。
【權利要求】
1.一種基于多傳感器融合的自主導航機器人控制裝置，其特征在于:裝置由微處理器、電源模塊、LCD顯示屏、驅動電路、三軸陀螺儀、三軸加速度計、電子羅盤和超聲波傳感器組成，電源模塊、IXD顯示屏、驅動電路、三軸陀螺儀、三軸加速度計、電子羅盤和超聲波傳感器分別與微處理器相連。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種基于多傳感器融合的自主導航機器人控制裝置，其特征在于電源模塊包括兩塊鉛酸蓄電池及降壓模塊，提供+5V、+9V、±15V和+24V輸出，并支持電壓電流監(jiān)測，過流保護，電池的過充過放保護等功能。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種基于多傳感器融合的自主導航機器人控制裝置，其特征在于驅動電路包括兩個直流伺服電機控制器且對應配備光電編碼器。
【文檔編號】G05D1/10GK203812092SQ201420185318
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年4月16日 優(yōu)先權日:2014年4月16日
【發(fā)明者】施文灶, 王平, 黃晞 申請人:福建師范大學