CN106227202A - 一种兼具自主导航及远程遥控的六足机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种兼具自主导航及远程遥控的六足机器人，包括机器人系统和远程控制平台，机器人系统与远程控制平台信号连接，机器人系统包括第一主控制模块、肢体机械结构、第一电源动力系统、舵机控制模块、LCD实时显示模块、扇形扫描状态超声波模块、GPS定位模块、电子罗盘模块和第一无线收发模块；远程控制平台上设有上位机控制显示界面，内部设有第二主控制模块、第二电源动力系统、第二无线收发模块、触摸屏显示控制模块以及RS232串口，本发明结构原理简单，操作方便，智能化程度高，可以对机器人完成多种指令的远程控制，并实时回传、显示机器人身上装载的环境感知系统测得的信息。
Description
技术领域
本发明涉及机器人技术领域，具体为一种兼具自主导航及远程遥控的六足机器人。
背景技术
机器人技术的发展是一个国家高科技水平和工业自动化程度的重要体现。在当前人们生产生活中的发挥着日益重要的作用，代表当前科技研究的热点方向，因此对于机器人技术的研究引起了人们日益广泛的重视，与轮式、履带式移动机器人相比在崎岖不平的路面多足爬行机器人具有独特优越性，能在这种背景下多足步行机器人的研究蓬勃发展起来。而仿生多足机器人的出现更加显示出多足机器人的优势；机器人在工业、农业、服务和医疗等领域中都发挥了重要作用，要求机器人具有感知环境信息的能力，获得其当前的位置与环境现状，完成机器人从初始点到目标点的路径轨迹；同时，通过对获取的环境信息显示分析，实现对机器人远程遥控。目前，对于机器人自主导航的研究更多的偏于向智能化方向发展，已经提出了基于人工神经网络、模糊逻辑控制以及模糊控制与神经网络相结合的导航算法，但目前提出的这些算法采用的是开环控制方法，相对于闭环控制方法来说在机器人路径选择和速度控制方面的性能有所欠缺。
发明内容
本发明的目的在于提供一种兼具自主导航及远程遥控的六足机器人，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种兼具自主导航及远程遥控的六足机器人，包括机器人系统和远程控制平台，所述机器人系统与远程控制平台双向信号连接，所述机器人系统包括第一主控制模块、肢体机械结构、第一电源动力系统、舵机控制模块、LCD实时显示模块、扇形扫描状态超声波模块、GPS定位模块、电子罗盘模块和第一无线收发模块；所述第一主控模块分别连接肢体机械结构、第一电源动力系统、舵机控制模块、LCD实时显示模块、扇形扫描状态超声波模块、GPS定位模块、电子罗盘模块、第一无线收发模块；所述扇形扫描状态超声波模块由超声波传感器及舵机组成；所述第一电源动力系统由动力支持模块和大电流动力支持模块组成。
优选的，所述远程控制平台上设有上位机控制显示界面，内部设有第二主控制模块、第二电源动力系统、第二无线收发模块、触摸屏显示控制模块以及RS232串口；所述第二电源动力系统、第二无线收发模块、触摸屏显示控制模块分别连接第二主控制模块，所述第二主控制模块通过RS232串口连接上位机控制显示界面；所述上位机控制显示界面包括传感器信息接收显示部分、串口模块设置部分以及远程遥控界面部分。
优选的，所述肢体机械结构包括机身结构和6个绕机身结构呈辐射状对称分布的机器6条腿，共18个关节舵机，所述关节舵机分为臂舵机、腿舵机和脚舵机。
优选的，其使用方法包括以下步骤：
A、远程控制平台中第二主控制模块发送控制指令至第一主控制模块；
B、第一主控制模块控制超声波传感器用于测量5个角度的周围障碍物的距离；GPS定位模块和电子罗盘模块组成方位传感器，用于计算得出目标航向角与当前航向角；第一无线收发模块用于将环境感知器所测周围环境信息发送出去，并由LCD液晶显示模块实时显示；
C、采用模糊神经网络闭环导航算法，融合了模糊逻辑控制的逻辑推理能力与人工神经网络的学习训练能力，并引入闭环控制系统，机器人获得其当前的位置与环境现状，完成从初始点到目标点的路径轨迹。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明结构原理简单，操作方便，智能化程度高，可以对机器人完成多种指令的远程控制，并实时回传、显示机器人身上装载的环境感知系统测得的信息。
(2)本发明具有一个舵机驱动的超声波传感器做扇形扫描，采用此测距办法，使超声波传感器以固定30°转动，探测5个角度的障碍物距离信息，可探测机器人行进方向左右跨度120°范围，基本和人眼的可视度相符，有效探测距离为2-450cm；此方法相对于多个超声波传感器同时探测这5个角度障碍物距离的方法来说，即减少了传感器的数目又避免了多个超声波传感器同时工作产生的串扰信号误差。
(3)本发明采用的是GPS传感器和电子罗盘传感器组合形式测量机器人方位信息，其中GPS传感器用来探测机器人目标航向信息，电子罗盘传感器用来探测机器人当前航向信息，使机器人在自主导航的行进过程中确定一个最优行走路径。
(4)本发明采用模糊神经网络闭环导航算法，融合了模糊逻辑控制的逻辑推理能力与人工神经网络的学习训练能力，并引入闭环控制系统，优化了整个系统的输出性能；能够有效的减小机器人的行进时间，提高行进平均速度，更好地实现六足机器人在未知环境中的自主导航功能，在到达目标点的过程中，能安全、快速的绕行障碍物且无冗余路径产生。
附图说明
图1为本发明的俯视图；
图2为本发明的前视图；
图3为本发明的控制原理框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：一种兼具自主导航及远程遥控的六足机器人，包括机器人系统1和远程控制平台2，所述机器人系统1与远程控制平台2双向信号连接，机器人系统1用于完成六足机器人在未知环境中的自主导航工作；远程控制平台2用于控制机器人系统1的行进模式、状态及速度，同时实时显示机器人身上装载的环境感知系统测得的信息；所述机器人系统1包括第一主控制模块3、肢体机械结构4、第一电源动力系统5、舵机控制模块6、LCD实时显示模块7、扇形扫描状态超声波模块8、GPS定位模块9、电子罗盘模块10和第一无线收发模块11；所述第一主控模块3分别连接肢体机械结构4、第一电源动力系统5、舵机控制模块6、LCD实时显示模块7、扇形扫描状态超声波模块8、GPS定位模块9、电子罗盘模块10、第一无线收发模块11；所述扇形扫描状态超声波模块8由超声波传感器18及舵机15组成；所述第一电源动力系统5由动力支持模块16和大电流动力支持模块17组成；肢体机械结构4包括机身结构和6个绕机身结构呈辐射状对称分布的机器6条腿，共18个关节舵机，所述关节舵机分为臂舵机12、腿舵机13和脚舵机14，其中臂舵机负责机器人腿部水平方向上的运动，腿舵机负责机器人腿部上下方向上的运动，脚舵机负责机器人腿部与地面的摩擦。
其中，第一主控制模块、肢体机械结构及舵机控制模块组成六足机器人最基本架构，第一主控制模块通过对六足机器人18个关节舵机的控制完成机器人的基本行走功能；第一电源动力系统由航模电池及大功率稳压模块组成，满足舵机大电流的供电需求；呈扇形扫描状态的超声波传感器位于六足机器人头部位置，用于测量5个角度的周围障碍物的距离；GPS定位模块和电子罗盘模块组成方位传感器，位于机器人的顶部中心位置，用于计算得出目标航向角与当前航向角；无线收发模块用于将环境感知器所测周围环境信息发送出去，并由LCD液晶显示模块实时显示。
另外，本实施例中，远程控制平台2上设有上位机控制显示界面19，内部设有第二主控制模块20、第二电源动力系统21、第二无线收发模块22、触摸屏显示控制模块23以及RS232串口24；所述第二电源动力系统21、第二无线收发模块22、触摸屏显示控制模块23分别连接第二主控制模块20，所述第二主控制模块20通过RS232串口24连接上位机控制显示界面19，上位机控制显示界面19包括传感器信息接收显示部分25、串口模块设置部分26以及远程遥控界面部分27。
本发明的使用方法包括以下步骤：
A、远程控制平台中第二主控制模块发送控制指令至第一主控制模块；
B、第一主控制模块控制超声波传感器用于测量5个角度的周围障碍物的距离；GPS定位模块和电子罗盘模块组成方位传感器，用于计算得出目标航向角与当前航向角；第一无线收发模块用于将环境感知器所测周围环境信息发送出去，并由LCD液晶显示模块实时显示；
C、采用模糊神经网络闭环导航算法，融合了模糊逻辑控制的逻辑推理能力与人工神经网络的学习训练能力，并引入闭环控制系统，机器人获得其当前的位置与环境现状，完成从初始点到目标点的路径轨迹。
本发明具有一个舵机驱动的超声波传感器做扇形扫描，采用此测距办法，使超声波传感器以固定30°转动，探测5个角度的障碍物距离信息，可探测机器人行进方向左右跨度120°范围，基本和人眼的可视度相符，有效探测距离为2-450cm；此方法相对于多个超声波传感器同时探测这5个角度障碍物距离的方法来说，即减少了传感器的数目又避免了多个超声波传感器同时工作产生的串扰信号误差；本发明采用的是GPS传感器和电子罗盘传感器组合形式测量机器人方位信息，其中GPS传感器用来探测机器人目标航向信息，电子罗盘传感器用来探测机器人当前航向信息，使机器人在自主导航的行进过程中确定一个最优行走路径；本发明还具有远程遥控功能，完成其与六足机器人间的双向信息传输功能，可以选择令机器人工作于遥控模式或自主导航模式，实现机器人行进方向和行进速度的远程控制，并实时回传、显示机器人身上装载的环境感知系统测得的信息。操作十分简便，功能丰富，体现出交互式这一特点；此外，本发明还具有合理的结构设计，具有行进稳定、速度快、易于扩展维护的优点；另外，本发明采用模糊神经网络闭环导航算法，融合了模糊逻辑控制的逻辑推理能力与人工神经网络的学习训练能力，并引入闭环控制系统，优化了整个系统的输出性能；能够有效的减小机器人的行进时间，提高行进平均速度，更好地实现六足机器人在未知环境中的自主导航功能，在到达目标点的过程中，能安全、快速的绕行障碍物且无冗余路径产生。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (4)
1.一种兼具自主导航及远程遥控的六足机器人，包括机器人系统(1)和远程控制平台(2)，其特征在于：所述机器人系统(1)与远程控制平台(2)双向信号连接，所述机器人系统(1)包括第一主控制模块(3)、肢体机械结构(4)、第一电源动力系统(5)、舵机控制模块(6)、LCD实时显示模块(7)、扇形扫描状态超声波模块(8)、GPS定位模块(9)、电子罗盘模块(10)和第一无线收发模块(11)；所述第一主控模块(3)分别连接肢体机械结构(4)、第一电源动力系统(5)、舵机控制模块(6)、LCD实时显示模块(7)、扇形扫描状态超声波模块(8)、GPS定位模块(9)、电子罗盘模块(10)、第一无线收发模块(11)；所述扇形扫描状态超声波模块(8)由超声波传感器(18)及舵机(15)组成；所述第一电源动力系统(5)由动力支持模块(16)和大电流动力支持模块(17)组成。
2.根据权利要求1所述的一种兼具自主导航及远程遥控的六足机器人，其特征在于：所述远程控制平台(2)上设有上位机控制显示界面(19)，内部设有第二主控制模块(20)、第二电源动力系统(21)、第二无线收发模块(22)、触摸屏显示控制模块(23)以及RS232串口(24)；所述第二电源动力系统(21)、第二无线收发模块(22)、触摸屏显示控制模块(23)分别连接第二主控制模块(20)，所述第二主控制模块(20)通过RS232串口(24)连接上位机控制显示界面(19)；所述上位机控制显示界面(19)包括传感器信息接收显示部分(25)、串口模块设置部分(26)以及远程遥控界面部分(27)。
3.根据权利要求1所述的一种兼具自主导航及远程遥控的六足机器人，其特征在于：所述肢体机械结构(4)包括机身结构和6个绕机身结构呈辐射状对称分布的机器6条腿，共18个关节舵机，所述关节舵机分为臂舵机(12)、腿舵机(13)和脚舵机(14)。
4.实现权利要求1所述的一种兼具自主导航及远程遥控的六足机器人的使用方法，其特征在于：其使用方法包括以下步骤：
A、远程控制平台中第二主控制模块发送控制指令至第一主控制模块；
B、第一主控制模块控制超声波传感器用于测量5个角度的周围障碍物的距离；GPS定位模块和电子罗盘模块组成方位传感器，用于计算得出目标航向角与当前航向角；第一无线收发模块用于将环境感知器所测周围环境信息发送出去，并由LCD液晶显示模块实时显示；
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20161214 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |