[發明專利]基于ROS的具有激光導航功能的高效率無線充電智能小車及控制方法

有效

• 申請號: 202010301210.X
• 申請日: 2020-04-16
• 公開（公告）號: CN111559259B
• 公開（公告）日: 2022-07-22
• 發明（設計）人: 李伊莎;李懷龍;沈躍;周柏濤
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: B60L53/12
• 分類號: B60L53/12;B60L58/10;H02J50/12;G05D1/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種基于ROS的具有激光導航功能的高效率無線充電智能小車及控制方法，主要由反激式電源模塊、無線充電模塊、電機驅動與底層控制系統以及環境檢測與算法實現系統組成。首先，無線充電裝置對電池充電，小車出發后，采用激光雷達對周圍環境進行信息采集，結合電機編碼器提供的里程計信息，經過里程計標定與運動畸變去除，在樹莓派中的ROS平臺實現了改進的Gmapping算法，以實現在未知環境中實時定位與地圖創建的功能，再通過調用navigation功能包實現自主導航功能。當電源電壓檢測模塊檢測到電池電壓不足時，設定充電點為導航目標，實現自動返回充電點充電的功能，大大提高了移動機器人的自動化水平與服務質量。

技術領域

本發明涉及ROS智能小車領域，特別提供了一種基于ROS系統具有激光導航功能，可實現自動高效率無線充電的智能小車。

背景技術

現今人工智能與無線充電技術愈發火熱，隨著全球的節能化、清潔化、智能化潮流的發展，無人駕駛汽車、無線充電汽車市場潛力愈大。如今常見的基于ROS的移動機器人大多為使用車載電池進行供電，若需機器人長期工作，則需要工作人員裝卸電池，極為不便，且常常由于欠壓使智能小車不正常工作，導致服務質量下降，甚至服務中斷。此外，市場上已有的鋰電池無線充電模塊，普遍存在效率轉化低的缺陷。

發明內容

本發明的目的在于提供了一種提高智能服務機器人自動化水平、減少所需勞動力、基于ROS系統具有激光導航功能的高效率無線充電智能小車。

本發明技術方案如下：一種基于ROS系統具有激光導航功能的無線充電智能小車，包括機械部件、無線充電模塊、電機驅動與底層控制系統以及環境檢測與算法實現系統；所述機械部件包括三個層疊設置的圓盤(1)、左右驅動輪(2)、萬向輪(3)；所述左右驅動輪(2)和萬向輪(3)安裝于圓盤(1)底層的底盤上，作為兩輪差速底盤；所述無線充電模塊包括反激式電源模塊(4)、發送電路(5)、發送線圈(6)、接收電路(7)、接收線圈(8)、12V鋰電池組(9)；所述反激式電源(4)輸入端連接電源，其輸出端與發送電路(5)相連，發送電路(5)與發送線圈(6)相接，線圈通過磁耦合諧振將電能傳輸給接收線圈(8)，接收線圈固定在底盤中央位置，通過底盤上的接收電路(7)，連接12V鋰電池組(9)；所述電機驅動與底層控制系統包括電源電壓檢測模塊(10)、電源轉換模塊(11)、STM32處理器系統(12)、OLED顯示器(13)、TB6612電機驅動模塊(14)、JGA25-370電機(15)；此系統安裝于小車底盤上，所述電源電壓檢測模塊(10)通過檢測12V鋰電池組(9)輸出電壓，將檢測信號返回給STM32處理器系統(12)，STM32處理器系統(12)與OLED顯示器(13)相連；所述電源轉換模塊(11)給電源電壓檢測模塊(10)、STM32處理器系統(12)以及TB6612電機驅動模塊(14)供電；JGA25-370電機(15)連接左右驅動輪(2)，STM32處理器系統(12)與TB6612電機驅動模塊(14)相連，實現對于JGA25-370電機(15)的控制；所述環境檢測與算法實現系統包括串口通訊線(16)、樹莓派3B+(17)、RPLIDARA1激光雷達(18)、上位機(19)；此系統位于小車中層和頂層，所述樹莓派3B+(17)通過串口通訊線(16)與底層的STM32處理器系統(12)相連；所述激光雷達(18)與樹莓派3B+(17)相連，將周圍環境雷達信息傳給樹莓派3B+(17)；所述上位機(19)通過無線通訊向樹莓派(17)發送決策信息，同時接收樹莓派(17)所上傳的地圖信息，并進行地圖可視化工作。

進一步，所述電源轉換模塊(11)是由LM7805芯片5V穩壓電路、AMS1117-3.3芯片3.3V穩壓電路以及MP9486S芯片12V穩壓電路組成，分別給電源電壓檢測模塊(10)、STM32處理器系統(12)及TB6612電機驅動模塊(14)供電。

進一步，所述無線充電模塊中，采用XKT-801芯片，在充電點固定發送線圈(6)，在小車底部固定接收線圈(8)，對接收電路電流進行采集，將電壓信號送給STM32處理器(12)ADC輸入端，此無線充電模塊的輸出電壓為12V，輸出電流為3A。