[發(fā)明專利]一種現(xiàn)代物流中自動導(dǎo)引避障機(jī)器人小車及其控制方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910080710.2
• 申請日: 2019-01-28
• 公開（公告）號: CN109857105A
• 公開（公告）日: 2019-06-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 申濤;王丕濤;趙欽君;耿欣;李培森
• 申請（專利權(quán)）人: 濟(jì)南大學(xué)
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02;G01S15/93
• 代理公司: 北京一格知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11316
• 代理人: 滑春生;趙永偉

本發(fā)明涉及一種現(xiàn)代物流中自動導(dǎo)引避障機(jī)器人小車，包括機(jī)器人小車，在機(jī)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(jī)器人小車上安裝有控制器，控制器通過無線收發(fā)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(qū)動器分別與機(jī)器人小車車輪上的伺服電機(jī)電連接；編碼器與上述各個伺服電機(jī)連接；正交脈沖解碼器分別與編碼器和控制器連接；電源監(jiān)控復(fù)位安裝在車頂部。能夠縮短小車的行進(jìn)距離進(jìn)而縮短行進(jìn)時間，設(shè)計的模糊控制器能夠提高系統(tǒng)的穩(wěn)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(shí)現(xiàn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于物流設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種現(xiàn)代物流中自動導(dǎo)引避障機(jī)器人小車及其控制方法。

背景技術(shù)

物流業(yè)具有工作量、信息量大，工作環(huán)節(jié)多的特點(diǎn)，傳統(tǒng)的物流主要依靠人工操作，在進(jìn)行分揀、裝卸搬運(yùn)等環(huán)節(jié)不僅效率低下，而且容易出錯。而智能物流小車的出現(xiàn)不僅節(jié)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(xué)科和高科技的產(chǎn)物，它不僅需要具有感知外界環(huán)境的能力，還需要具有任務(wù)規(guī)劃和實(shí)施決策的能力。技術(shù)日益進(jìn)步的今天，智能物流小車在導(dǎo)航、路徑規(guī)劃、避障等方面還存在一定的不足，要想實(shí)現(xiàn)小車快速導(dǎo)航、自動避障，許多問題還有待進(jìn)一步研究。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種現(xiàn)代物流中自動導(dǎo)引避障機(jī)器人小車及其控制方法。

本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明一方面提供一種現(xiàn)代物流中自動導(dǎo)引避障機(jī)器人小車，包括機(jī)器人小車，在所述機(jī)器人小車的前部和兩側(cè)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(jī)器人小車上安裝有控制器，所述控制器通過無線收發(fā)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(qū)動器分別與機(jī)器人小車車輪上的伺服電機(jī)電連接；編碼器與上述各個伺服電機(jī)連接，用于檢測轉(zhuǎn)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(jiān)控復(fù)位安裝在車頂部用于緊急復(fù)位。

作為優(yōu)選，在所述機(jī)器人小車的左側(cè)車輪上設(shè)有左伺服電機(jī)，在所述機(jī)器人小車右側(cè)車輪上設(shè)有右伺服電機(jī)，所述控制器分別與左伺服電機(jī)和右伺服電機(jī)電連接。

作為優(yōu)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(nèi)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(nèi)部定時器，8路10位ADC，4路組相聯(lián)統(tǒng)一的8KB指令/數(shù)據(jù)Cache， 2個帶有握手協(xié)議的UART和1個SIO，PLL時鐘發(fā)生器，具有日歷功能的RTC(實(shí)時時鐘)。硬件資源豐富，可以滿足機(jī)器人小車系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理要求。

作為優(yōu)選，所述無線收發(fā)模塊采用nRF401無線收發(fā)芯片。無線收發(fā)模塊采用nRF401，它采用FSK調(diào)制解調(diào)技術(shù)，抗干擾能力強(qiáng)，電路實(shí)現(xiàn)簡單。根據(jù)機(jī)器人小車的車體結(jié)構(gòu)和剛體平動原理可知，機(jī)器人小車在任意的瞬時都是繞車體瞬心轉(zhuǎn)動。機(jī)器人小車系統(tǒng)的主要功能有前進(jìn)、后退、左右轉(zhuǎn)彎、自主行走、自主避障等。

作為優(yōu)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(shí)現(xiàn)精確導(dǎo)航，安全避障，必須實(shí)時的采集周圍環(huán)境信息。超聲波傳感器具有信息處理簡單、速度快、實(shí)現(xiàn)方便等優(yōu)點(diǎn)，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(fā)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(jī)器人與障礙物之間的距離，V是超聲波在介質(zhì)中的傳播速度，T是從超聲波發(fā)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(dá)到設(shè)定的范圍，微處理器立即發(fā)出命令，通過雙H橋驅(qū)動兩個驅(qū)動輪作出相應(yīng)的動作。