[實用新型]一種室外移動機器人組合導航裝置

有效

• 申請號: 201721347255.0
• 申請日: 2017-10-19
• 公開（公告）號: CN207231496U
• 公開（公告）日: 2018-04-13
• 發明（設計）人: 孫兆沛;樊旭;王曉龍;鐘收成;徐勝斌
• 申請（專利權）人: 武漢工控儀器儀表有限公司
• 主分類號: G01C21/00
• 分類號: G01C21/00;G01C21/16;G01S19/45;G01S19/47
• 代理公司: 武漢楚天專利事務所42113
• 代理人: 胡盛登

技術領域

本實用新型涉及移動機器人導航領域，具體是一種室外移動機器人組合導航裝置。

背景技術

對于在室外環境工作的移動機器人通常使用慣導/衛星組合導航方式。慣性導航系統具有完全自主、抗干擾強、隱蔽能力好和輸出參數全面等優點，但它的魯棒性極低，誤差會不斷隨時間累積發散。衛星導航系統具有精度高、定位范圍廣和誤差不隨時間累積等優點，但其自主性差、易受外界遮擋和干擾、接收機數據更新頻率低等缺點。因此工程上常常將兩者互補結合使用，組成衛星/慣性組合導航系統。

實用新型內容

本實用新型提供一種室外移動機器人組合導航裝置，能夠同時實現衛星導航(GNSS)接收機、慣性測量單元(IMU)、氣壓高度等導航信息的高速采集與高速合路傳輸，并進行初步導航定位信息融合，可為室外移動機器人提供直接的導航服務，也可作為高精度組合導航系統的原始測量信息高速采集系統。

本實用新型的技術方案：一種室外移動機器人組合導航裝置，包括進行信息處理的微控制器，微控制器分別與電源模塊、慣性測量單元、GNSS接收機、大氣壓力傳感器、SPI轉UART模塊以及原始數據輸出接口，

所述電源模塊接入5V電源，輸出3.3V穩定電壓、1A電流以滿足組合導航裝置供電需求；

所述慣性測量單元實時測量移動機器人的三軸姿態角以及加速度信息并將測量的信息發送到微控制器；

所述GNSS接收機實時獲取移動機器人的位置和速度信息并將獲取的信息發送到微控制器；

所述大氣壓力傳感器檢測移動機器人所處位置的大氣壓力信息并將大氣壓力信息發送到微控制器；

所述SPI轉UART模塊給微控制器擴充一個UART接口滿足微控制器與外接PC機間的通信；

所述原始數據輸出接口用于將微控制器解析的原始數據包輸出到外接PC機。

所述慣性測量單元和GNSS接收機與微控制器通過UART接口通信連接。

所述大氣壓力傳感器、SPI轉UART模塊以及原始數據輸出接口與微控制器通過SPI接口通信連接。

所述微控制器采用德州儀器的MSP430F149單片機。

所述電源模塊采用AMS1117穩壓芯片。

所述大氣壓力傳感器采用MEAS公司生產的MS5803-02BA型大氣壓力傳感器。

所述SPI轉UART模塊采用的是MAXIM公司推出的MAX3111E全功能收發器。

所述慣性測量單元和GNSS接收機與微控制器之間設置MAX3232芯片進行TTL電平與RS232電平轉換。

本實用新型的技術效果：充分利用了MSP430F149單片機的能力，具有結構簡單、低功耗、對傳感器具有普適性等優點，能夠同時實現衛星導航(GNSS)接收機、慣性測量單元(IMU)、氣壓高度等導航信息的高速采集與高速合路傳輸，并進行初步導航定位信息融合，可為室外移動機器人提供直接的導航服務，也可作為高精度組合導航系統的原始測量信息高速采集系統。

附圖說明

圖1是本實用新型整體結構示意圖；

圖2是本實用新型電源電路示意圖；

圖3是本實用新型慣性測量單元和GNSS接收機接口電路示意圖；

圖4是本實用新型MS5803-02BA接口電路示意圖；

圖5是本實用新型SPI轉UART電路示意圖。

圖中標號分別表示：1-微控制器，2-電源模塊，3-慣性測量單元，4-GNSS接收機，5-大氣壓力傳感器，6-SPI轉UART模塊，7-原始數據輸出接口。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型進一步說明：

如圖1所示，一種室外移動機器人組合導航裝置，包括進行信息處理的微控制器1，微控制器1分別與電源模塊2、慣性測量單元3、GNSS接收機4、大氣壓力傳感器5、SPI轉UART模塊6以及原始數據輸出接口7，

所述電源模塊2接入5V電源，輸出3.3V穩定電壓、1A電流以滿足組合導航裝置供電需求；

所述慣性測量單元3實時測量移動機器人的三軸姿態角以及加速度信息并將測量的信息發送到微控制器1；

所述GNSS接收機4實時獲取移動機器人的位置和速度信息并將獲取的信息發送到微控制器1；

所述大氣壓力傳感器5檢測移動機器人所處位置的大氣壓力信息并將大氣壓力信息發送到微控制器1；

所述SPI轉UART模塊6給微控制器1擴充一個UART接口滿足微控制器與外接PC機間的通信；