[發明專利]全方位避障和障礙物識別裝置

在審

• 申請號: 201711087126.7
• 申請日: 2017-11-07
• 公開（公告）號: CN107943024A
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發明（設計）人: 郭建文;張景潤;肖猷坤;駱延東;陳承志;曾志彬;葉國良;吳國洪
• 申請（專利權）人: 東莞理工學院;東莞市橫瀝模具科技產業發展有限公司
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 東莞市十方專利代理事務所(普通合伙)44391
• 代理人: 羅偉平

1.一種全方位避障和障礙物識別裝置，其特征在于：包括小車平臺，所述小車平臺包括下層底板(7)和二層底板(5)，所述下層底板(7)和二層底板之間通過連接件(6)進行連接，所述下層底板(7)的上表面設置有伺服電機驅動模塊(14)、步進電機驅動模塊(15)和控制器(16)，所述下層底板(7)的下表面固定有三個伺服電機(10)，每個伺服電機(10)的動力輸出端經聯軸器(11)與一個全向輪(8)連接，所述伺服電機(10)的控制輸入端與所述伺服電機驅動模塊(14)的控制輸出端連接，所述伺服電機驅動模塊(14)的控制輸入端與所述控制器(16)的控制輸出端；

所述的二層底板(5)的上表面設置有激光測距傳感器(4)、步進電機(13)和工業級激光測距儀(1)，在圓形艙板的外表面均勻設置若干個激光測距傳感器(4)，激光測距傳感器(4)的信號輸出端與所述控制器(16)的信號輸入端連接，所述步進電機(13)的動力輸出端與激光測距儀支撐件(12)固定連接，激光測距儀支撐件(12)的上方和正前方分別設置一個工業級激光測距儀(1)和一個高清攝像頭(2)，步進電機(13)的控制輸入端與步進電機驅動模塊(15)的控制輸出端連接，步進電機(13)的控制輸入端與所述控制器(16)的控制輸出端連接，所述工業級激光測距儀(1)和一個高清攝像頭(2)受控于所述控制器(16)并將所采集的數據傳輸至所述控制器(16)，所述控制器(16)根據控制命令，通過步進電機驅動模塊(15)驅動步進電機(13)帶動工業級激光測距儀(1)和高速攝像頭(2)動作；

所述的工業級激光測距儀(1)與所述控制器(16)之間通過串口進行連接，以串口通信的方式實時讀取工業級激光測距儀(1)對障礙物的檢測距離；所述的高速攝像頭(2)通過其內置的FIFO芯片與所述控制器連接，實現將采集到的障礙物圖像信息傳輸至所述控制器；

所述控制裝置在控制器(16)的控制下通過所述激光測距傳感器(4)、高速攝像頭(2)、工業級激光測距儀(1)感應所述裝置的前進方向是否有障礙物并對障礙物進行識別，控制所述裝置進行避障動作。

2.如權利要求1所述的全方位避障和障礙物識別裝置，其特征在于：所述控制器為集成了WIFI模塊、藍牙模塊和控制器(16)。

3.如權利要求1所述的全方位避障和障礙物識別裝置，其特征在于：所述全向輪設置三個，兩兩之間的夾角為120°；所述全向輪(8)的輪子邊緣分布有若干個輥子。

4.如權利要求1所述的全方位避障和障礙物識別裝置，其特征在于：在圓形艙板的外表面均勻設置8個激光測距傳感器，8個激光測距傳感器的信號線都分別串接2千歐的電阻以進行降壓處理，再依次連接在stm32控制器的PB8至PB15的端口，通過程序指令，stm32控制器實時讀取PB8至PB15的端口的電平狀態，當某個方向上的激光測距傳感器檢測到障礙物，stm32控制器將從對應的端口讀取到高電平信號。

5.如權利要求1所述的全方位避障和障礙物識別裝置，其特征在于：步進電機(13)與步進電機驅動模塊(15)通過兩相線電連接，步進電機驅動模塊(15)的PULS端與DIR端分別連接至stm32控制器的PA13和PA14引腳，步進電機驅動模塊(15)的PULS-端與DIR-端短接，并連接至stm32控制器的GND端口，stm32控制器根據外部信號相對應地改變端口PA13與PA14的輸出狀態，實現驅動步進電機(13)帶動工業級激光測距儀(1)和高速攝像頭(2)轉動。

6.如權利要求1所述的全方位避障和障礙物識別裝置，其特征在于：三個伺服電機(10)分別引出霍爾線與編碼器線連接伺服電機驅動模塊，伺服電機驅動模塊(14)的TX端、RX端、控制量輸入1端、控制量輸入2端分別連接stm32控制器的USART3_RX、USART3_TX、PC2和PC3接口；stm32控制器采集外部信號，轉換成控制指令，傳送給伺服電機驅動模塊(14)，實現控制三個全向輪的運行方式。

7.如權利要求1所述的全方位避障和障礙物識別裝置，其特征在于：所述的工業級激光測距儀(1)的VCC、RXD、TXD、GND端口分別與stm32控制器的VCC、USART2TX、USART2RX、GND連接，通過程序指令，以串口通信的方式實時讀取工業級激光測距儀(1)對障礙物的檢測距離。

8.如權利要求1所述的全方位避障和障礙物識別裝置，其特征在于：所述高速攝像頭(2)的FIFO芯片的Y0～Y7引腳與stm32控制器(16)的PB0～PB7引腳電連接，并且所述的高速攝像頭(2)的FIFO芯片的FIFO_RRST、FIFO_WRST、FIFO_RCLK、FIFO_WR_CTR、FIFO_OE引腳與m32控制器(16)的PA4～PA8電連接，通過程序指令，stm32控制器從FIFO中讀取數據，實現采集障礙物的圖像信息。