[發明專利]一種現代物流中自動導引避障機器人小車及其控制方法

在審

• 申請號: 201810283103.1
• 申請日: 2018-04-02
• 公開（公告）號: CN108427415A
• 公開（公告）日: 2018-08-21
• 發明（設計）人: 申濤;王丕濤;趙欽君;耿欣;李培森
• 申請（專利權）人: 濟南大學
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 北京一格知識產權代理事務所(普通合伙) 11316
• 代理人: 滑春生;趙永偉

本發明涉及一種現代物流中自動導引避障機器人小車，包括機器人小車，在機器人小車上安裝一組超聲波檢測裝置，一組超聲波檢測裝置包括多個超聲波傳感器，每個超聲波傳感器電連接一個模糊控制器，在機器人小車上安裝有控制器，控制器通過無線收發模塊分別與多個超聲波傳感器電連接，控制器分別與多個模糊控制器電連接；控制器通過雙H橋驅動器分別與機器人小車車輪上的伺服電機電連接；編碼器與上述各個伺服電機連接；正交脈沖解碼器分別與編碼器和控制器連接；電源監控復位安裝在車頂部。能夠縮短小車的行進距離進而縮短行進時間，設計的模糊控制器能夠提高系統的穩定性，減小誤差。使用了超聲波傳感器，獲得的外部信息精度高，且易于實現。

技術領域

本發明屬于物流設備技術領域，尤其涉及一種現代物流中自動導引避障機器人小車及其控制方法。

背景技術

物流業具有工作量、信息量大，工作環節多的特點，傳統的物流主要依靠人工操作，在進行分揀、裝卸搬運等環節不僅效率低下，而且容易出錯。而智能物流小車的出現不僅節省了大量勞動力，更減少了錯誤率，工作效率大大提高。智能小車是一個綜合多學科和高科技的產物，它不僅需要具有感知外界環境的能力，還需要具有任務規劃和實施決策的能力。技術日益進步的今天，智能物流小車在導航、路徑規劃、避障等方面還存在一定的不足，要想實現小車快速導航、自動避障，許多問題還有待進一步研究。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明提供一種現代物流中自動導引避障機器人小車及其控制方法。

本發明是通過如下技術方案實現的，本發明一方面提供一種現代物流中自動導引避障機器人小車，包括機器人小車，在所述機器人小車的前部和兩側安裝一組超聲波檢測裝置，所述一組超聲波檢測裝置包括多個超聲波傳感器，每個超聲波傳感器電連接一個模糊控制器，在所述機器人小車上安裝有控制器，所述控制器通過無線收發模塊分別與多個超聲波傳感器電連接，所述控制器分別與多個模糊控制器電連接；所述控制器通過雙H橋驅動器分別與機器人小車車輪上的伺服電機電連接；編碼器與上述各個伺服電機連接，用于檢測轉速；正交脈沖解碼器分別與編碼器和控制器連接，正交脈沖解碼器接收編碼器信息解碼后傳送給控制器；電源監控復位安裝在車頂部用于緊急復位。

作為優選，在所述機器人小車的左側車輪上設有左伺服電機，在所述機器人小車右側車輪上設有右伺服電機，所述控制器分別與左伺服電機和右伺服電機電連接。

作為優選，所述主控制器采用的是ARM7芯片S3C44B0X。S3C44B0X是高性價比、高性能的微控制器，它采用ARM7TDMI 內核。ARM7TDMI是一種32位嵌入式RISC處理器，片上主要集成有71個通用可編程 I/O 口，8個外部中斷源，5個PWM定時器及1個內部定時器，8路10位ADC，4路組相聯統一的8KB指令/數據Cache，2個帶有握手協議的UART和1個SIO， PLL時鐘發生器，具有日歷功能的 RTC(實時時鐘)。硬件資源豐富，可以滿足機器人小車系統的數據處理要求。

作為優選，所述無線收發模塊采用nRF401無線收發芯片。無線收發模塊采用nRF401，它采用FSK調制解調技術，抗干擾能力強，電路實現簡單。根據機器人小車的車體結構和剛體平動原理可知，機器人小車在任意的瞬時都是繞車體瞬心轉動。機器人小車系統的主要功能有前進、后退、左右轉彎、自主行走、自主避障等。

作為優選，所述一組超聲波檢測裝置包括7個超聲波傳感器。對于智能小車而言，要想實現精確導航，安全避障，必須實時的采集周圍環境信息。超聲波傳感器具有信息處理簡單、速度快、實現方便等優點，因此本文采用超聲波傳感器。超聲波傳感器的測距原理是通過不斷的檢測超聲波發射后遇到障礙物所反射的回波的時間。因此，在已知超聲波速度的前提下，就可以計算出小車與障礙物之間的距離，即S=VT/2其中是機器人與障礙物之間的距離，V是超聲波在介質中的傳播速度，T是從超聲波發射到反射回來的時間間隔。超聲波傳感器檢測小車與障礙物之間的距離，通過微處理器處理此距離信號，若此距離信號達到設定的范圍，微處理器立即發出命令，通過雙H橋驅動兩個驅動輪作出相應的動作。