[實用新型]一種全向機器人及其多機器人系統

有效

• 申請號: 201820792908.4
• 申請日: 2018-05-25
• 公開（公告）號: CN208557520U
• 公開（公告）日: 2019-03-01
• 發明（設計）人: 王國勝;呂強;梁冰;梁建;林輝燦;衛恒
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍陸軍裝甲兵學院
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16
• 代理公司: 北京東方匯眾知識產權代理事務所(普通合伙) 11296
• 代理人: 張淑賢

本實用新型涉及機器人研究技術領域，具體涉及一種全向機器人及其多機器人系統；該機器人包括能夠獨立進行數據處理的卡片電腦；和與所述卡片電腦耦合的微控制器；所述微控制器包括：用于采集所述機器人的電機轉速的數據進而驅動電機的電機驅動模塊；用于檢測所述電機的轉速并將所述電機的轉速反饋給所述電機驅動模塊的AB相編碼器；和用于接收所述電機驅動模塊的指令并驅動所述全向輪轉動的電機；所述卡片電腦包括：與所述卡片電腦耦合的，用于無線通信的無線通信模塊；和與所述卡片電腦通過USB/TTL/I²C耦合的，用于擴展該機器人功能的擴展模塊。本實用新型所提供的全向機器人具有獨立的數據處理能力，并且設有拓展模塊方便拓展其他功能。

技術領域

本實用新型涉及機器人研究技術領域，具體涉及一種全向機器人及其多機器人系統。

背景技術

隨著智能時代的來臨，機器人廣泛進入了研究人員的視野。近年來，機器人學得到了蓬勃發展，作為一門綜合交叉學科，機器人學涵蓋了控制、導航、機械和計算機科學等領域的最新成果，是當前科技發展最為活躍的領域之一。機器人學的顯著成就使我們更加容易處理一些信息收集的問題，諸如環境監測、搜索救援、以及動態的同時定位與地圖創建SLAM系統。SLAM技術包括同時定位和地圖構建兩部分，利用機器人自身攜帶的傳感器感知周圍的環境以確定機器人在環境中的位置同時對環境進行建模，SLAM成為當前智能機器人研究的熱點問題，被很多著名學者認為是實現真正全自主移動機器人的關鍵。

近年來，多機器人系統的協同控制算法受到廣泛關注，研究了多種分布式控制算法來解決從環境監測到集體材料處理等各種各樣的任務。這些發展是由算法改進，硬件小型化和成本降低共同推動的，并且已經開發出許多引人注目的多機器人測試平臺。然而，盡管取得了這些進展，但從理論、仿真，然后通過一個小型的機器人小組驗證，一直到一個大型可靠的多機器人系統，仍然是一個復雜且耗時的課題。而且，軟件仿真已經越來越難以真實的模擬與多機器人協同執行任務相關的所有問題，但實際部署驗證系統對推進多機器人研究又至關重要。目前基于多機器人系統的分析模型已經較難發現新的問題，因此，多機器人研究平臺是多機器人研究過程中非常重要且基礎的一個環節。然而自行開發靈活、魯棒、可拓展的多機器人平臺非常復雜，且需要花費大量的資金、時間，這些問題阻礙了大量科研人員的進展，反過來也阻礙了多機器人協同控制領域的進展，所以亟需一種可靠、靈活、可拓展、價格便宜方便其它研究者應用的多機器人系統。ROS近兩年的迅速發展，已經被越來越多的機器人研究人員所接受，所以需要一套基于ROS框架開發的多機器人系統。同時，UWB技術的不斷突破，相較于幾十上百萬的基于攝像頭的運動捕獲系統，精度上雖然略有不足，但在價格上卻具有極大優勢。基于上述問題，本實用新型在ROS框架下，基于UWB測距開發了一套多機器人研究平臺。

依據多機器人研究平臺的自身特點進行分類，主要有系統體系結構、使用環境真實度、目標用戶群等3方面。系統體系結構主要分為集中式、分布式和靈活組合模式。集中式多機器人系統對數據進行集中處理，相對較簡單，但其靈活性較差、容錯性較低；分布式多機器人系統，能充分利用機器人的數據處理資源，分擔中央處理機的壓力，在靈活性、容錯性方面具有很大優勢；靈活組合模式的多機器人系統，則可以根據多機器人任務需要，對系統結構進行適時調整，其結構更加靈活，但在設計初期難度大，也較為復雜。使用環境真實度主要分為人為設定環境和真實環境。設定環境即多機器人系統運行環境是依照仿真環境特定布置的；真實環境即多機器人系統運行環境相對更加貼近實際，系統能夠實現更接近最終應用的實驗，一般為半控制的室內或室外環境。目標用戶群主要分為個人、相關專業人員群體、公眾。

依據多機器人研究平臺所要完成的任務、功能主要分為兩類。一類是多機器人平臺屬于研究型平臺，主要用于解決多機器人領域的某些具體問題，例如多機器人協同控制、網絡拓撲結構、定位和地圖構建等；另一類屬于應用型，專注于多機器人平臺應用，例如監測與檢測、環境監控、智慧城市等。

實用新型內容