CN101847010A - 小型侦察机器人智能控制器 - Google Patents

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Abstract

一种小型侦察机器人智能控制器，包括：嵌入式中央控制模块、嵌入式视觉模块、嵌入式运动控制模块及无线网络模块，嵌入式视觉模块通过标准的USB接口与嵌入式中央控制模块相连接，且所述嵌入式视觉模块用于采集视觉区域内的图像信息，并以数字图像的形式传送至嵌入式中央控制模块；所述嵌入式中央控制模块通过无线网络模块接受远程控制指令，并通过无线网络模块传送所述的图像信息；所述的嵌入式运动控制模块包括微处理器子模块和电机驱动子模块，微处理器子模块通过标准的RS232C串行口与嵌入式中央控制模块相连接，且用于接受来自嵌入式中央控制模块的运动控制指令，并将其转换为电机控制指令，通过电机驱动子模块驱动电机按指令运动。

Description

小型侦察机器人智能控制器
技术领域
本发明涉及的是一种机器人技术领域的机器人控制器，具体是一种小型侦察机器人智能控制器。
背景技术
小型侦察机器人以侦测未知环境中的危险物品，特别是侦测汽车底部的爆炸品为主要目标，小型侦察机器人可以代替人进入未知危险环境中进行危险品侦测，并且因可以进入汽车底部探测可能安放于汽车底盘的爆炸品而具有特别的优势。小型侦察机器人主要由小型化车体机构、智能控制器系统等部分构成。机器人的工作方式主要是基于无线网络的远程遥操作，即：机器人将现场情况发送至遥操作端，位于遥操作端的操作员根据传输回来的现场情况使用手柄对机器人发出运动控制指令，机器人接收到这些指令后完成相应的运动，从而实现操作员对机器人的远程控制。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种小型侦察机器人的智能控制器，使其能满足小型侦察机器人的功能需要：代替人进入未知环境，特别是汽车底部进行危险品侦测。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种小型侦察机器人智能控制器，包括：嵌入式中央控制模块、嵌入式视觉模块、嵌入式运动控制模块及无线网络模块，嵌入式视觉模块通过标准的USB接口与嵌入式中央控制模块相连接，且所述嵌入式视觉模块用于采集视觉区域内的图像信息，并以数字图像的形式传送至嵌入式中央控制模块；所述嵌入式中央控制模块通过无线网络模块接受远程控制指令，并通过无线网络模块传送所述的图像信息；所述的嵌入式运动控制模块包括微处理器子模块和电机驱动子模块，微处理器子模块通过标准的RS232C串行口与嵌入式中央控制模块相连接，且用于接受来自嵌入式中央控制模块的运动控制指令，并将其转换为电机控制指令，通过电机驱动子模块驱动电机按指令运动。
与现有技术相比，本发明实现了图像数据的高清无线实时传输，及图像数据和控制指令的并行传输；本发明底层采用高性价比的微处理器实现电机的智能控制，大大简化了电机控制的复杂性，并采用游戏手柄作为整个系统的输入设备，具有实时性强，交互性好，可操控性强，简单易用的特点，并且整体尺寸小，特别适合于作为小型侦察机器人的智能控制器。本发明采用模块化设计，模块之间采用符合工业标准的接口，具有可靠性高，可扩展性强的特点。综上，采用该智能控制器可以很好的完成控制小型侦察机器人代替人进入未知环境进行危险品侦测的任务。
附图说明
图1为本发明智能控制器系统构成图。图2为本发明模块连接示意图。图3为本发明中嵌入式运动控制模块的电路原理图。图4为本发明中嵌入式运动控制模块的软件流程图。图5为本发明的总体软件流程图。
具体实施方式
一种小型侦察机器人智能控制器，包括：嵌入式中央控制模块1、嵌入式视觉模块3、嵌入式运动控制模块2及无线网络模块4，嵌入式视觉模块3通过标准的USB接口与嵌入式中央控制模块1相连接，且所述嵌入式视觉模块3用于采集视觉区域内的图像信息，并以数字图像的形式传送至嵌入式中央控制模块1；所述嵌入式中央控制模块1通过无线网络模块4接受远程控制指令，并通过无线网络模块4传送所述的图像信息；所述的嵌入式运动控制模块2包括微处理器子模块21和电机驱动子模块22，微处理器子模块21通过标准的RS232C串行口与嵌入式中央控制模块1相连接，且用于接受来自嵌入式中央控制模块1的运动控制指令，并将其转换为电机控制指令，通过电机驱动子模块22驱动电机按指令运动。在本实施例中，嵌入式运动控制模块2中的微处理器子模块21采用美国Cygnal公司的C8051F320型单片机作为主控芯片，嵌入式运动控制模块2中的电机驱动子模块22采用美国ST公司的L298N型电机驱动芯片作为主控芯片；嵌入式中央控制模块1通过标准串行口与串行口通信芯片MAX3232ESE的14脚和13脚相连，微处理器子模块21通过主控芯片的30脚和29脚与前述的MAX3232ESE的10脚和12脚分别相连，从而嵌入式中央控制模块1与微处理器子模块21通过标准串行口连接起来进行数据通信；微处理器子模块21通过主控芯片的24脚、23脚、22脚和21脚分别与第一块光电隔离模块的1脚、第二块光电隔离模块的1脚、第三块光电隔离模块的1脚和第四块光电隔离模块的1脚相连接，而电机驱动子模块22通过主控芯片的5脚、7脚、10脚和12脚与第一块光电隔离模块的4脚、第二块光电隔离模块的4脚、第三块光电隔离模块的4脚和第四块光电隔离模块的4脚相连接；电机驱动子模块22通过主控芯片的2脚和3脚与作为执行机构的其中一台驱动电机相连接，再通过主控芯片的13脚和14脚与另一台驱动电机相连接；最后电机驱动子模块22通过主控芯片的2脚、3脚、13脚和14脚及两台驱动电机与由二极管组成的保护电路相连接，以防止电流过大对电机造成损害。
下面结合附图对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
本实施例包括：嵌入式中央控制模块、嵌入式视觉模块、嵌入式运动控制模块、无线网络模块、远程遥操作模块和电源模块，其中：
所述的嵌入式视觉模块通过标准的USB接口与嵌入式中央控制模块相连接，采集视觉区域内的图像信息，并以数字图像的形式传送至嵌入式中央控制模块；
所述的嵌入式运动控制模块通过标准的RS232C串行口与嵌入式中央控制模块相连接，接受嵌入式中央控制模块的运动控制指令，并将其转换为电机控制指令，驱动电机按相应要求运动；
所述的嵌入式运动控制模块包括，微处理器子模块和电机驱动子模块。微处理器子模块采用美国Cygnal公司的C8051F320型单片机作为主控芯片，电机驱动子模块采用美国ST公司的L298N型电机驱动芯片作为主控芯片。嵌入式中央控制模块通过标准RS232C串行口与微处理器子模块相连接，而微处理器子模块经过光电隔离装置与电机驱动子模块相连接，最后电机驱动子模块与作为执行机构的两台电机相连接，同时执行机构外接由二极管组成的保护电路，以防止电流过大对电机造成损害。微处理器子模块接受来自嵌入式中央控制模块的运动方向和速度指令信息，输出控制信号给电机驱动子模块；电机驱动子模块接受来自微处理器子模块的控制信号，将运动方向和速度信息转换为电机控制命令，驱动电机按相应要求运动；
所述的无线网络模块采用中国TP-LINK公司的54M无线USB网卡，型号为TL-WN322G+，并通过标准的USB接口与嵌入式中央控制模块相连接，实现与远程遥操作模块的连接；
所述的远程遥操作模块通过无线网络模块与嵌入式中央控制模块相连接，显示嵌入式中央控制模块传送的图像信息和运动信息，包括方向和速度，接受控制手柄的输入信息，并将这些信息进行编码处理后发送给嵌入式中央控制模块；
所述的电源模块包括一组24V的干电池，用于向电机及其驱动电路供电，并通过直流-直流电压转换电路提供各种电压的电源，向所有其他控制系统模块供电；
所述的嵌入式中央控制模块采用台湾Arbor公司的小型低功耗工业控制计算机，型号为CS-3945A，并与上述嵌入式视觉模块、嵌入式运动控制模块、无线网络模块、远程遥操作模块和电源模块相连，处理来自上述嵌入式视觉模块、嵌入式运动控制模块、无线网络模块、远程遥操作模块和电源模块的信息，向上述嵌入式运动控制模块、无线网络模块、远程遥操作模块发送信息数据和控制指令。
所述的接受嵌入式中央控制模块向操作员输出的信息，包括各种状态信息和图像信息，以图形界面的方式向操作员显示，并接受操作员以手柄的方式输入的运动信息，经过远程遥操作模块编码通过以太网发送给嵌入式中央控制模块。
所述的控制指令，包括：
①、接收来自于嵌入式视觉模块的图像信息；
②、接收来自于嵌入式运动控制模块的运动方向、速度信息和通过嵌入式中央控制模块转发的操作员输入信息，根据该信息，向嵌入式运动控制模块发送运动指令；
③、通过无线网络模块连接嵌入式中央控制模块和远程遥操作模块；
④、通过远程遥操作模块向操作员提供图形化用户界面，操作员可通过手柄实现对机器人的运动控制。
本实施例的小型侦察机器人智能控制器是小型侦察机器人的一个组成部分，小型侦察机器人包括小型化车体机构和智能控制器。本实施例所涉及的智能控制器对小型化车体机构实施运动控制，并对远程遥操作端提供图形界面和图像信息，接受远程遥操作端的运动控制指令。

Claims (2)

1.一种小型侦察机器人智能控制器，其特征在于，包括：嵌入式中央控制模块(1)、嵌入式视觉模块(3)、嵌入式运动控制模块(2)及无线网络模块(4)，嵌入式视觉模块(3)通过标准的USB接口与嵌入式中央控制模块(1)相连接，且所述嵌入式视觉模块(3)用于采集视觉区域内的图像信息，并以数字图像的形式传送至嵌入式中央控制模块(1)；所述嵌入式中央控制模块(1)通过无线网络模块(4)接受远程控制指令，并通过无线网络模块(4)传送所述的图像信息；所述的嵌入式运动控制模块(2)包括微处理器子模块(21)和电机驱动子模块(22)，微处理器子模块(21)通过标准的RS232C串行口与嵌入式中央控制模块(1)相连接，且用于接受来自嵌入式中央控制模块(1)的运动控制指令，并将其转换为电机控制指令，通过电机驱动子模块(22)驱动电机按指令运动。
2.根据权利要求1所述的小型侦察机器人智能控制器，其特征在于，嵌入式运动控制模块(2)中的微处理器子模块(21)采用美国Cygnal公司的C8051F320型单片机作为主控芯片，嵌入式运动控制模块(2)中的电机驱动子模块(22)采用美国ST公司的L298N型电机驱动芯片作为主控芯片；嵌入式中央控制模块(1)通过标准串行口与串行口通信芯片MAX3232ESE的14脚和13脚相连，微处理器子模块(21)通过主控芯片的30脚和29脚与前述的MAX3232ESE的10脚和12脚分别相连，从而嵌入式中央控制模块(1)与微处理器子模块(21)通过标准串行口连接起来进行数据通信；微处理器子模块(21)通过主控芯片的24脚、23脚、22脚和21脚分别与第一块光电隔离模块的1脚、第二块光电隔离模块的1脚、第三块光电隔离模块的1脚和第四块光电隔离模块的1脚相连接，而电机驱动子模块(22)通过主控芯片的5脚、7脚、10脚和12脚与第一块光电隔离模块的4脚、第二块光电隔离模块的4脚、第三块光电隔离模块的4脚和第四块光电隔离模块的4脚相连接；电机驱动子模块(22)通过主控芯片的2脚和3脚与作为执行机构的其中一台驱动电机相连接，再通过主控芯片的13脚和14脚与另一台驱动电机相连接；最后电机驱动子模块(22)通过主控芯片的2脚、3脚、13脚和14脚及两台驱动电机与由二极管组成的保护电路相连接，以防止电流过大对电机造成损害。
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