通用移動(dòng)底盤控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及移動(dòng)機(jī)器人領(lǐng)域中的移動(dòng)底盤控制技術(shù)，具體地，涉及一種通用移動(dòng)底盤控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在移動(dòng)機(jī)器人領(lǐng)域中，移動(dòng)底盤是其中最核心部件。而移動(dòng)底盤常見的導(dǎo)航方式有磁導(dǎo)航、慣性導(dǎo)航、激光導(dǎo)航、視覺導(dǎo)航等多種導(dǎo)航方式。不同的導(dǎo)航方式采用的傳感器也不一樣，有磁導(dǎo)航傳感器、陀螺儀、激光掃描測(cè)距儀、雙目視覺等。這些傳感器的接口方式多種多樣，有總線型的，也有模擬量輸出的，即使同一類傳感器，不同公司生產(chǎn)的產(chǎn)品接口方式也多樣。同時(shí)，移動(dòng)底盤大多采用輪式驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)有多種，比如步進(jìn)電機(jī)、直流有刷電機(jī)以及直流無刷電機(jī)，并且根據(jù)負(fù)載不同，驅(qū)動(dòng)功率也從十幾瓦到一兩百瓦不等。正由于傳感器接口方式的多樣和底盤驅(qū)動(dòng)形式的多樣，導(dǎo)致移動(dòng)底盤產(chǎn)品的多樣性和移動(dòng)底盤控制系統(tǒng)的移植性不強(qiáng)、通用性不高。
[0003]經(jīng)過對(duì)現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)的檢索發(fā)現(xiàn)，中國申請(qǐng)?zhí)枮?01220347852.4，授權(quán)公告號(hào)為CN202641571U，名稱為移動(dòng)機(jī)器人通用模塊化輪式底盤的實(shí)用新型，給出了一種基于四輪驅(qū)動(dòng)和超聲波雷達(dá)防撞的移動(dòng)機(jī)器人通用輪式底盤結(jié)構(gòu)。中國申請(qǐng)?zhí)枮?01320389947.7，授權(quán)公告號(hào)為CN203331024U，名稱為一種模塊化通用輪式移動(dòng)機(jī)器人的實(shí)用新型，給出了一種基于三輪式和底盤、托板、搭載板三層層疊互聯(lián)的通用輪式移動(dòng)機(jī)器人結(jié)構(gòu)。兩項(xiàng)專利雖然都針對(duì)輪式移動(dòng)機(jī)器人的通用性設(shè)計(jì)問題，但解決的都是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的通用性和模塊化，不能很好的解決由不同移動(dòng)底盤傳感器接口方式的多樣和底盤驅(qū)動(dòng)形式的多樣帶來的底盤控制系統(tǒng)的不通用問題，也就不能很好的滿足各類移動(dòng)機(jī)器人對(duì)底盤控制系統(tǒng)快速設(shè)計(jì)、快速開發(fā)和快速測(cè)試的要求。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本實(shí)用新型的目的是提供一種通用移動(dòng)底盤控制系統(tǒng)，可以克服由不同移動(dòng)底盤傳感器接口方式的多樣性和底盤驅(qū)動(dòng)形式的多樣性帶來的底盤控制系統(tǒng)的不通用的問題。
[0005]根據(jù)本實(shí)用新型提供的通用移動(dòng)底盤控制系統(tǒng)，包括通用傳感器接口模塊、通用底盤控制模塊、通用電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊以及配置模塊；
[0006]其中，所述通用傳感器接口模塊通過所述通用底盤控制模塊連接所述通用電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊;所述配置模塊連接所述通用底盤控制模塊。
[0007]優(yōu)選地，所述通用傳感器接口模塊包括總線通信接口單元、離散信號(hào)接口單元和模擬信號(hào)接口單元；
[0008]其中，所述總線通信接口單元、所述離散信號(hào)接口單元和所述模擬信號(hào)接口單元以并聯(lián)的方式連接所述通用電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的傳感器多路選擇矩陣單元；
[0009]總線通信接口單元用于連接總線輸出型的傳感器，離散信號(hào)接口單元用于連接輸出為TTL電平或CMOS電平信號(hào)的傳感器，模擬信號(hào)接口單元用于連接模擬量輸出的傳感器。
[0010]優(yōu)選地，所述的通用底盤控制模塊包括傳感器多路選擇矩陣單元、多傳感器信息融合單元、路徑軌跡跟蹤單元、驅(qū)動(dòng)器多路選擇矩陣單元、電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制單元和第一無線通信接口單元；
[0011]其中，所述傳感器多路選擇矩陣單元依次通過所述多傳感器信息融合單元、所述路徑軌跡跟蹤單元、所述驅(qū)動(dòng)器多路選擇矩陣單元連接所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制單元；
[0012]所述傳感器多路選擇矩陣單元和所述驅(qū)動(dòng)器多路選擇矩陣單元分別通過所述第一無線通信接口單元連接所述配置模塊。
[0013]優(yōu)選地，所述配置模塊包括用戶配置界面和第二無線通信接口單元；
[0014]其中，所述第二無線通信接口單元通過所述第一無線通信接口單元連接所述傳感器多路選擇矩陣單元和所述驅(qū)動(dòng)器多路選擇矩陣單元。
[0015]優(yōu)選地，所述通用電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊包括步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元、直流有刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元、直流無刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元和永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元；
[0016]其中，所述步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元、所述直流有刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元、所述直流無刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元和所述永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元以并聯(lián)的方式連接電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制單元，接收電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制單元傳輸過來的脈寬調(diào)制信號(hào)。
[0017]優(yōu)選地，所述用戶配置界面用于生成傳感器配置矩陣和驅(qū)動(dòng)電機(jī)配置矩陣；
[0018]所述傳感器配置矩陣通過多傳感器信息融合技術(shù)實(shí)現(xiàn)通用傳感器接口模塊通用；
[0019]驅(qū)動(dòng)電機(jī)配置矩陣通過多類電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)通用電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的通用。
[0020]優(yōu)選地，所述總線通信接口單元包括有線通信接口和無線通信接口；
[0021]所述有線通信接口包括串口、CAN總線和以太網(wǎng)中的任一種或任多種;所述無線通信接口包括WiFi模塊、藍(lán)牙模塊和ZigBee模塊中的任一種或任多種。
[0022]優(yōu)選地，所述通用電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊用于驅(qū)動(dòng)移動(dòng)底盤中選用的多種不同類型電機(jī)；多種不同類型電機(jī)包括步進(jìn)電機(jī)、直流有刷電機(jī)、直流無刷電機(jī)和永磁同步電機(jī)。
[0023]優(yōu)選地，所述步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元包括相連的第一集成驅(qū)動(dòng)芯片和MOS管搭建的H橋驅(qū)動(dòng)電路;所述直流有刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元包括相連的第二集成驅(qū)動(dòng)芯片和MOS管搭建的H橋驅(qū)動(dòng)電路;所述直流無刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元包括相連的第三集成驅(qū)動(dòng)芯片和MOS管搭建的三相橋驅(qū)動(dòng)電路;所述永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元包括相連的第四集成驅(qū)動(dòng)芯片和MOS管搭建的三相橋驅(qū)動(dòng)電路；
[0024]所述第一集成驅(qū)動(dòng)芯片、所述第二集成驅(qū)動(dòng)芯片、所述第三集成驅(qū)動(dòng)芯片以及所述第四集成驅(qū)動(dòng)芯片連接所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制單元。
[0025]優(yōu)選地，所述多傳感器信息融合單元用于實(shí)時(shí)處理移動(dòng)底盤多種傳感器的信息融合，所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制單元用于多種不同類型移動(dòng)底盤電機(jī)的數(shù)字驅(qū)動(dòng)控制。
[0026]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有如下的有益效果:
[0027]1、本實(shí)用新型的硬件系統(tǒng)中的處理器具有高速的計(jì)算能力，其中，通過傳感器接口模塊配備了豐富的I/O接口模塊支持，用戶可以根據(jù)需要進(jìn)行組合；
[0028]2、本實(shí)用新型的軟件系統(tǒng)功能強(qiáng)大且使用方便，包含多傳感器信息融合單元、路徑軌跡跟蹤單元、運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)、多類電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制單元和基于無線通信的用戶配置界面；
[0029]3、根據(jù)實(shí)際移動(dòng)底盤相連的傳感器和驅(qū)動(dòng)電機(jī)，通過本實(shí)用新型可快速配置生成具備自主導(dǎo)航的移動(dòng)底盤，從而很好的解決由不同移動(dòng)底盤傳感器接口方式的多樣和底盤驅(qū)動(dòng)形式的多樣帶來的底盤控制系統(tǒng)的不通用問題，也就很好的滿足各類移動(dòng)機(jī)器人對(duì)底盤控制系統(tǒng)快速設(shè)計(jì)、快速開發(fā)和快速測(cè)試的要求；
[0030]4、本實(shí)用新型具有高度的集成性和模塊性，允許用戶根據(jù)需求來快速組建移動(dòng)底盤產(chǎn)品，無論是軟件還是硬件，都提供了多項(xiàng)選擇。
【附圖說明】
[0031]通過閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本實(shí)用新型的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯:
[0032]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)不意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本實(shí)用新型，但不以任何形式限制本實(shí)用新型。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
[0034]在本實(shí)施例中，本實(shí)用新型提供的通用移動(dòng)底盤控制系統(tǒng)，包括通用傳感器接口模塊1、通用底盤控制模塊2、通用電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊3以及配置模塊4;
[0035]其中，所述通用傳感器接口模塊I通過所述通用底盤控制模塊2連接所述通用電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊3;所述配置模塊4連接所述通用底盤控制模塊2。
[0036]所述通用傳感器接口模塊I包括總線通信接口單元11、離散信號(hào)接口單元12和模擬信號(hào)接口單元13;其中，所述總線通信接口單元11、所述離散信號(hào)接口單元12和所述模擬信號(hào)接口單元13以并聯(lián)的方式連接所述通用電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊3的傳感器多路選擇矩陣單元21;總線通信接口單元11用于連接總線輸出型的傳感器，接收總線輸出的各類傳感器的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，并傳輸至傳感器多路選擇矩陣單元;離散信號(hào)接口單元12用于連接輸出為TTL電平或CMOS電平信號(hào)的傳感器，接收TTL或CMOS電平信號(hào)輸出的各類傳感器的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，并傳輸至傳感器多路選擇矩陣單元;模擬信號(hào)接口單元13用于連接模擬量輸出的傳感器，接收模擬量輸出的各類傳感器的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，并傳輸至傳感器多路選擇矩陣單元。
[0037]所述的通用底盤控制模塊2包括傳感器多路選擇矩陣單元21、多傳感器信息融合單元22、路徑軌跡跟蹤單元23、驅(qū)動(dòng)器多路選擇矩陣單元24、電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制單元25和第一無線通信接口單元26;其中，所述傳感器多路選擇矩陣單元21依次通過所述多傳感器信息融合單元22、所述路徑軌跡跟蹤單元23、所述驅(qū)動(dòng)器多路選擇矩陣單元24連接所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制單元25;所述傳感器多路選擇矩陣單元21和所述驅(qū)動(dòng)器多路選擇矩陣單元24分別通過所述第一無線通信接口單元26連接所述配置模塊4。
[0038]更為具體地，傳感器多路選擇矩陣單元21連接第一無線通信接口單元26和多傳感器信息融合單元22，接收通用傳感器接口模塊I傳輸過來的產(chǎn)品實(shí)際相連的多路傳感器數(shù)據(jù)，并根據(jù)通過第一無線通信接口單元26接收到的傳感器配置矩陣，對(duì)多路傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行矩陣變換映射的預(yù)處理，再將處理后的數(shù)據(jù)傳輸至多傳感器信息融合單元。多傳感器信息融合單元22連接路徑軌跡跟蹤單元23，多傳感器信息融合單元可以處理各類傳感器的信息融合，具有較高的系統(tǒng)容錯(cuò)性和實(shí)時(shí)性，其對(duì)經(jīng)由傳感器多路選擇矩陣后的每路傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行各自獨(dú)立的特征提取和識(shí)別處理，獲得每路傳感器的估計(jì)信息，再根據(jù)判決準(zhǔn)則對(duì)每路傳感器的決策結(jié)果進(jìn)行融合優(yōu)化，最后得到多傳感信息融合系統(tǒng)的決策結(jié)果，并傳輸至路徑軌跡跟蹤單元。路徑軌跡跟蹤單元23連接驅(qū)動(dòng)器多路選擇矩陣單元24，路徑軌跡跟蹤單元23接收多傳感信息融合單元發(fā)送過來的目標(biāo)點(diǎn)坐標(biāo)信息、底盤坐標(biāo)信息、障礙物信息以及電機(jī)旋轉(zhuǎn)角度測(cè)量信息，實(shí)現(xiàn)帶避障約束的軌跡規(guī)劃、速度閉環(huán)控制，控制量輸出至驅(qū)動(dòng)器多路選擇矩陣單元24。驅(qū)動(dòng)器多路選擇矩陣單元24