[發明專利]一種地面無人移動平臺底層控制系統

有效

• 申請號: 201210332447.X
• 申請日: 2012-09-10
• 公開（公告）號: CN102880127A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發明（設計）人: 楊毅;王新宇;王偉;宗民;左亮
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 高燕燕;郭德忠

1.一種地面無人移動平臺的底層控制系統，其特征在于，包括車載計算機、遙操作電臺、激光雷達、攝像頭、里程計、電源檔位控制器、驅動模式控制器、遙操作控制器、4通道D/A模塊、剎車電機控制器、轉向電機控制器、電子油門、急停按鈕、遙操作急停按鈕、控制模式切換開關、GPS模塊和陀螺儀，外圍設備為剎車電機、轉向電機和電子油門；其中，車載計算機內集成有PC/104模塊、固態硬盤、觸摸屏、LCD液晶屏、WCDMA模塊和GPS模塊，其內部連接關系為：PC/104模塊通過SATA總線與固態硬盤相連，PC/104模塊通過USB總線與觸摸屏和WCDMA模塊相連，PC/104模塊通過LVDS總線與LCD相連，PC/104模塊通過RS232總線與GPS模塊相連，從PC/104模塊中引出CAN總線接口、USB總線接口、RS485總線接口、RS232總線接口以及以太網接口；

系統的整體連接關系為：車載計算機通過以太網、RS232總線或WCDMA與上位機或互聯網相連，車載計算機的USB總線接口通過USB總線與激光雷達和攝像頭相連；車載計算機的RS232總線接口通過RS232總線分別與GPS模塊和陀螺儀相連；車載計算機的RS485總線接口通過RS485總線分別與里程計、電源檔位控制器、驅動模式控制器、4通道D/A模塊和遙操作控制器的RS485總線接口相連，車載計算機的CAN總線接口通過CAN總線與剎車電機控制器、轉向電機控制器的CAN總線接口相連，4通道D/A模塊中4個模擬電壓接口的第一和第二模擬電壓接口與電子油門的模擬量輸入接口連接，第三和第四模擬電壓接口分別于剎車電機控制器和轉向電機控制器的模擬量輸入接口相連；剎車電機控制器和轉向電機控制器的電機接口分別與剎車電機和轉向電機相連，遙操作控制器的急停信號接口與4通道D/A模塊的急停信號接口相連，遙操作電臺通過無線信號與遙操作控制器相連，遙操作電臺上設有遙操作急停按鈕，遙操作控制器上設有急停按鈕，控制模式切換開關與遙操作控制器相連；

急停按鈕設置在地面無人移動平臺的周圍四個方向上，便于在發生緊急情況時操作人員從不同位置觸發急停按鈕，實現急停操作；

2.如權利要求1所述的地面無人移動平臺的底層控制系統，其特征在于所述系統的工作流程為：

1）系統初始化

2）車載計算機采集激光雷達、攝像頭、里程計、遙操作控制器、GPS模塊、陀螺儀的數據；

3）由操作人員選擇控制模式，若是遙操作控制跳轉至步驟7；

4）上位機將駕駛指令發送至車載計算機；

5）車載計算機根據所得數據通過速度閉環控制算法、預定軌跡跟蹤算法計算出當前檔位、驅動模式、油門量、剎車量及方向盤轉向角；

6）跳轉至步驟8；

7）使用遙操作控制器的數據得到當前檔位、驅動模式、油門量、剎車量及方向盤轉向角；

8）車載計算機將檔位、驅動模式、油門量、剎車量及方向盤轉向角發送至電源檔位控制器、驅動模式控制器、4通道D/A模塊；

9）電源檔位控制器、驅動模式控制器分別控制無人移動平臺的電源、檔位、驅動模式；

10）4通道D/A模塊產生4路模擬信號并發送至剎車電機控制器、轉向電機控制器和電子油門；

11）剎車電機控制器和轉向電機控制器分別控制剎車電機和轉向電機，進而控制無人移動平臺剎車和方向盤轉角；

12）車載計算機將當前行駛數據發送至上位機；

13）返回步驟2；

3.如權利要求2所述的地面無人移動平臺的底層控制系統，其特征在于所述步驟5的具體流程為：

a)車載計算機根據期望車速、行駛路徑、當前車速，通過模糊控制算法計算當前檔位，通過PID車速閉環控制算法計算當前油門量和剎車量；

b)車載計算機根據路況信息選擇合適的驅動模式；

c)車載計算機根據前方行駛路徑，通過PID方向控制算法計算方向盤轉向角。

4.如權利要求2所述的地面無人移動平臺的底層控制系統，其特征在于所述步驟7的具體流程為：

a)使用遙操作控制器第1通道的數據得到當前油門量、剎車量；

b)使用遙操作控制器第2通道的數據得到當前油驅動模式；

c)使用遙操作控制器第3通道的數據得到當前檔位；

d)使用遙操作控制器第4通道的數據得到當前方向盤轉向角。