[實用新型]搬運機器人主控系統

有效

• 申請號: 201320039196.6
• 申請日: 2013-01-11
• 公開（公告）號: CN203003899U
• 公開（公告）日: 2013-06-19
• 發明（設計）人: 陳孟元;柴燦;李騰飛
• 申請（專利權）人: 安徽工程大學
• 主分類號: B25J13/08
• 分類號: B25J13/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及機器人領域，尤其涉及一種搬運機器人主控系統。

背景技術

隨著社會發展和科技進步，機器人在當前生產生活中得到了越來越廣泛的應用。

移動機器人是研發較早的一種機器人，移動機構主要有輪式、履帶式、腿式、蛇行式、跳躍式和復合式。其中履帶式具有接地比壓小，在松軟的地面附著性能和通過性能好，爬樓梯、越障平穩性高，良好的自復位能力等特點。但是履帶式移動平臺的速度較慢、功耗較大、轉向時對地面破壞程度大。腿式機器人雖能夠滿足某些特殊的性能要求，能適應復雜的地形，但由于其結構自由度太多、機構復雜，導致難于控制、移動速度慢、功耗大。蛇行式和跳躍式雖然在某些方面，如復雜環境、特殊環境、機動性等具有其獨特的優越性，但也存在一些致命的缺陷，如承載能力、運動平穩性等。復合式機器人雖能適應復雜環境或某些特殊環境，如管道，有的甚至還可以變形，但其結構及控制都比較復雜。

相比之下，輪式移動機器人由于其具有自重輕、承載大、機構簡單、驅動和控制相對方便、行走速度快、機動靈活、工作效率高等優點，而被大量應用于工業、農業、反恐防爆、家庭、空間探測等領域。

目前，業內需要一種能夠讓滾輪移動機器人自動定位搬運物體的控制系統。

實用新型內容

本實用新型要解決的技術問題是，針對現有技術的不足，提供一種搬運機器人主控系統，能夠讓滾輪移動機器人自動定位搬運物體。

根據本實用新型一個方面，提供一種搬運機器人主控系統，包括：

運動狀態探測模塊，用于探測機器人的運動數據；

FPGA芯片，適于通過運動狀態探測模塊測得的數據得到機器人的規定區域內的坐標，并根據執行API來控制機器人運動；

運動執行模塊，用于接收FPGA芯片的控制，讓機器人運動；

ARM芯片，與FPGA芯片連接，適于根據來自FPGA芯片的數據形成執行API，并發送給FPGA芯片；

控制輸入模塊，用于向ARM芯片發送用戶指令。

可選的，所述運動狀態探測模塊包括：

陀螺模塊，適于探測角速度；

正交編碼器，適于探測速度；和

接近開關，適于感應所尋物體；

所述陀螺模塊、正交編碼器和接近開關分別與所述FPGA芯片連接；

通過由陀螺模塊測得的角速度積分得到機器人的角度和由正交編碼器配合的碼盤測得的速度的積分得到機器人的位移，所述FPGA芯片獲得機器人的規定區域內的坐標。

可選的，所述運動執行模塊包括：

電平轉換模塊，與FPGA芯片連接；

電機模塊和舵機模塊，與電平轉換模塊連接。

可選的，所述控制輸入模塊包括：

手柄，通過RS232串口與ARM芯片連接，用于控制機械手的移動、抓取，從而達到搬運物體的目的；

PC機，用于將寫好的程序通過串口送入到ARM芯片中。

可選的，所述的搬運機器人主控系統還包括：

主控母板，承載所述FPGA芯片和ARM芯片；和

與主控母板連接的電源模塊，向位于主控母板的所述ARM芯片和FPGA芯片供電。

可選的，所述電源模塊為帶有自主設置PWM生成模塊的穩壓電源；PWM生成模塊在機器人不同工作條件下能生成不同的PWM波形，調整占空比，以保證各部分工作電路電壓穩定。

可選的，所述FPGA芯片適于將得到的數據通過并行總線傳給ARM芯片的底層驅動區域，從而形成ARM芯片上層動作執行API；

所述FPGA芯片適于在接受到執行API后，控制PWM生成模塊生成不同的PWM波形，控制舵機的正反轉及其轉速，從而達到機器人自動尋徑的目的。

可選的，所述ARM芯片的型號為EasyARM1138，芯片以及外圍電路組成ARM芯片最小工作電路；所述FPGA芯片的型號為EP1C3，包括外圍最小工作電路。

可選的，所述接近開關是型號為M18的超聲波接近開關；所述正交編碼器型號為HEDS-9700；所述陀螺模塊為型號為CMR3000的速率陀螺儀。

可選的，所述舵機模塊采用的驅動器為Accelnet，且舵機為Maxon步進電機；所述電機模塊的電機所用型號為Maxon步進電機；所述電平轉換模塊的型號為74LVC4245。

本實用新型采用上述結構后，機器人雖然具有運動穩定性與路面的路況有很大關系、在復雜地形如何實現精確的軌跡控制等問題，但是自重輕、機構簡單、驅動和控制相對方便、行走速度快、機動靈活、工作效率較高，為其應用于工業、反恐防爆、家庭、空間探測領域提供了一種新的系統實現方法。