[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

技術領域

本發明涉及機器人技術領域，尤其涉及一種可實現全方位避障和障礙物識別裝置。

背景技術

目前，機器人技術是熱門的研究領域，一些比較成熟的研究成果已經廣泛應用到各個領域中，但機器人避障技術還處于研發階段。國內外機器人自動避障系統還存在避障效率低，傳感器信息采集不理想、避障方向單一等問題；市面上大多數機器人避障系統實現避障不具有物體識別的功能；機器人運動平臺不易攜帶，結構相對復雜；機器人避障系統的載體多采用普通的移動平臺，運動平臺的靈活度較低。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種運動平穩、靈活、可靠性高、響應速度快的可實現全方位避障和障礙物識別裝置。

為解決上述技術問題，本發明所采取的技術方案是：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和二層底板，所述下層底板和二層底板之間通過連接件進行連接，所述下層底板的上表面設置有伺服電機驅動模塊、步進電機驅動模塊和控制器，所述下層底板的下表面固定有三個伺服電機，每個伺服電機的動力輸出端經聯軸器與一個全向輪連接，所述伺服電機的控制輸入端與所述伺服電機驅動模塊的控制輸出端連接，所述伺服電機驅動模塊的控制輸入端與所述控制器的控制輸出端；

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

所述的工業級激光測距儀與所述控制器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對障礙物的檢測距離；所述的高速攝像頭通過其內置的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的控制下通過所述激光測距傳感器、高速攝像頭、工業級激光測距儀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。

進一步的技術方案在于：所述控制器為集成了WIFI模塊、藍牙模塊和stm32芯片的樹梅派。

進一步的技術方案在于：所述全向輪設置三個，兩兩之間的夾角為120°；所述全向輪的輪子邊緣分布有若干個輥子。

進一步的技術方案在于：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。

進一步的技術方案在于：步進電機與步進電機驅動模塊通過兩相線電連接，步進電機驅動模塊的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，實現驅動步進電機帶動工業級激光測距儀和高速攝像頭轉動。

進一步的技術方案在于：三個伺服電機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，實現控制三個全向輪的運行方式。

進一步的技術方案在于：所述的工業級激光測距儀的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對障礙物的檢測距離。