CN110509270A - 一种机器人控制系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种机器人控制系统及控制方法，所述机器人控制系统包括机器人本体，包括驱动单元；中控单元；运动控制单元，设置于所述机器人本体上，所述运动控制单元分别与所述中控单元和所述驱动单元通信连接，所述运动控制单元用于从所述中控单元接收第一控制指令，以控制所述机器人的工作模式、移动平台的位姿、移动以及转向；视觉引导单元，与所述运动控制单元连接，所述视觉引导单元用于获取机器人预设运动轨迹上的色带轨迹信息，并将获取的所述色带轨迹信息传输给所述运动控制单元，所述运动控制单元根据接收到的所述色带轨迹信息来控制所述机器人寻迹移动。利用本发明，能够提升机器人的实用价值和服务质量，节约人力和物力资源。

Description

一种机器人控制系统及控制方法

技术领域

本发明涉及机器人控制技术领域，特别涉及一种机器人控制系统及控制方法。

背景技术

随着社会经济发展，人民生活水平的提高，公众对航空出行的需求愈发强烈，也因此对其的便捷、效率和舒适度有了更高的要求。面对航空出行逐渐增长的人流量和服务安防压力，机场需要更合理的管理方式和更先进的设备来提高服务和安防效率，优化旅客的出行体验。

考虑到国内外的大型机场普遍占地面积较大，环境较为复杂，因此机场在进行旅客服务和安防巡检时需要调用庞大的财力人力以及时间。机器人是能够自动执行所要求的工作的机器装置，机器人在很多特定的场合可以代替人类进行工作。通过机场服务机器人来给出行的旅客提供更加舒心、优质、便捷的服务和安保，同时又能给机场节省巨大的人力物力，而要机场服务机器人实现其多样化的功能，需要与机场服务机器人相配套的控制系统和控制方法支持。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种机器人控制系统及其控制方法，用于实现机器人的安防巡检和人机交互功能。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种机器人的控制系统，所述机器人控制系统包括：

机器人本体，包括驱动单元以及由所述驱动单元驱动的若干移动轮；

中控单元；

运动控制单元，设置于所述机器人本体上，所述运动控制单元分别与所述中控单元和所述驱动单元通信连接，所述运动控制单元用于从所述中控单元接收控制指令，以控制所述机器人的移动工作模式、移动平台的位姿，每个移动轮的转速及转向；

视觉引导单元，与所述运动控制单元连接，所述视觉引导单元用于获取机器人预设运动轨迹上的色带轨迹信息，并将获取的所述色带轨迹信息传输给所述运动控制单元，所述运动控制单元根据接收到的所述色带轨迹信息来控制所述机器人寻迹移动。

可选地，所述机器人控制系统还包括电源单元，所述电源单元与所述机器人控制系统中各用电系统单元电性连接。

可选地，所述机器人控制系统还包括避障单元，所述避障单元与所述运动控制单元通信连接。

可选地，所述机器人控制系统还包括通信单元，所述通信单元用于所述机器人控制系统中各系统单元之间的信息传递。

可选地，所述机器人控制系统还包括陀螺仪，所述陀螺仪与所述运动控制单元通信连接。

可选地，所述中控单元包括上位机以及设置于所述上位机上的服务界面和运动控制界面。

可选地，所述中控单元还包括遥控装置。

可选地，所述驱动单元包括电机调速器、编码器以及电机，其中，所述电机调速器对所述电机进行速度闭环控制。

可选地，所述运动控制单元包括单片机以及预设于所述单片机上的控制程序。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明还提供一种机器人控制方法，所述机器人控制方法包括：

运动控制单元接收中控单元的控制指令；

所述运动控制单元对所述控制指令进行判断，以使所述机器人进入到遥感移动指令模式或轨迹跟踪模式；

所述运动控制单元对所述控制指令进行分析计算，以获取并向驱动单元发送各移动轮的转速、转向信号；

所述驱动单元以获取的各所述移动轮的转速、转向信号来驱动各所述移动轮，以使所述机器人移动；其中，在轨迹跟踪模式下，所述机器人在移动的过程中，所述运动控制单元通过视觉引导单元获取所述机器人预设运动轨迹上的色带轨迹信息，以根据接收到的所述色带轨迹信息来控制所述机器人寻迹移动的步骤。

本发明的机器人控制系统及控制方法，通过遥控装置或上位机设置工作模式，通过设置人机交互装置、无线通讯装置和运动控制单元，实现机器人的全方位移动、自主巡检、人机交互、信息查询、机场导航等多种功能，一方面，增加了机器人的使用功能，大大提升了机器人本身的实用价值；另一方面，不仅满足了乘客多样化的服务需求，为乘客提供了全面周到的服务，提高了乘客满意度，优化旅客的出行体验，而且减少了机场服务人员的工作量，有效节约了人力和物力资源。

附图说明

图1显示为本发明的机器人控制系统的信息传输流程图。

图2显示为本发明的机器人控制系统的系统总框图。

图3显示为本发明的机器人控制系统中机器人主视图。

图4显示为本发明的机器人控制系统中机器人的移动平台的主视图。

图5显示为本发明的机器人控制系统中机器人的移动平台的俯视图。

图6显示为本发明的机器人控制系统中机器人的移动平台的左视图。

图7显示为本发明的机器人控制系统中机器人的移动平台的仰视的立体结构示意图。

图8显示为本发明的机器人的系统框架图。

图9显示为本发明的机器人控制系统的电机驱动控制流程图

图10显示为本发明的视觉引导单元中基于OpenCV的色带检测流程图。

图11显示为本发明的电机调速器与单片机主控板的CAN接线示意图。

图12显示为本发明的单片机主控板的CAN收发电路。

图13显示为本发明的机器人控制系统中运动控制单元的控制程序的流程示意图。

图14显示为本发明的上位机的总体功能示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图1-14。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

如图1-2所示，本发明实施例公开一种机器人控制系统，所述机器人控制系统包括机器人本体，以及设置在机器人本体上的中控单元60(上位机63和遥控装置)，运动控制单元20 以及视觉引导单元40以及用于驱动的机器人移动轮的驱动单元70；所述机器人本体包括用于驱动的机器人移动轮的驱动单元70。所述机器人控制系统可以用于控制机场服务机器人，该机场服务机器人能用于安防巡检和进行人机交互的的功能，该控制系统使机场服务机器人在指定的工作区域，即机场候机厅完成一些指定功能，即引导旅客、提供机场信息查询和进行安防巡检，详细的控制原理详见下文的描述。

图1示出了本实施例的控制系统的信息传输流程。所述控制系统通过视觉引导系统实时采集地标色带信息并将其传输给运动控制单元20，通过后文将要介绍的陀螺仪81，激光TOF 测距仪51等传感器采集外部环境信息并将其传输给运动控制单元20，运动控制单元20作为决策层实时响应中控单元60(上位机63和遥控装置)发送的外部请求，处理数据进行决策，并将指令传递给机器人的各执行模块，以实现对机器人的控制。需要说明的是，采集外部环境信息的传感器还可以包括温度传感器，烟感传感器等。

需要说明的是，在本实施例中，机器人有两种运动模式，分别是遥感移动指令模式(通过遥控装置进行控制)或轨迹跟踪模式。

图2示出了本发明的机器人控制系统的系统总框图，运动控制单元20(STM32单片机主控板21以及外围电路)与PC机以及上位机63之间采用串口通信的方式进行数据传输，串口专用于PC机以及上位机63串口和设备间点对点的双向通信，运动控制单元20与电机调速器71、陀螺仪81和TOF测距仪51之间的通信方式则选择CAN总线31通信。运动控制单元20与遥控装置之间的无线通信则通过使用无线通信模块(无线接收器)来实现，其中 CAN总线31、串口以及无线通信模块32共同构成机器人控制系统的通信单元。作为示例，所述运动控制单元20与遥控装置之间的无线通信则通过使用2.4G无线通信模块来实现。

具体地，在本实施例中，在上位机63的通讯系统中，采用搭载win10操作系统的平板电脑，通过上位机63联网完成机场服务的人机交互功能，PC机以及上位机63的COM口通过USB转TTL转接模块来实现电平转换，进而实现和STM32单片机主控板21的USART的串行通信，与其进行数据通信、运动控制命令的传输等，以此对机器人的运动进行控制。

具体地，在本实施例总，例如可选用NRF24L01芯片实现遥控装置与单片机主控板21 之间的通信功能，芯片的所有配置工作都通过SPI完成，单片机主控板21例如可以通过NRF24L01的数字输出口(IRQ引脚)判断数据的发送接收完成情况。

如图3-8所示，在本实施例中，所述机器人本体包括外壳框架83、驱动单元70以及移动轮式结构82，其中，所述移动轮式结构82和所述驱动单元70共同组成所述机器人的移动平台，所述移动平台的结构示意图如图3-8所示

如图4-8所示，所述外壳框架83安装于所述移动轮式结构82的上方，也即所述移动轮式结构82位于所述外壳框架83的底部，所述移动轮式结构82包括若干全向轮822(也即移动轮)、若干传动机构823、平台底盘821以及若干悬挂机构824，若干所述全向轮822沿所述平台底盘821的周缘分布，其中，一所述全向轮822通过一所述悬挂机构824连接固定于所述平台底盘821上，一所述全向轮822的轮轴通过一所述传动机构823与所述驱动单元70 连接。

如图4-8所示，在本实施例中，所述全向轮822例如可以采用双排连续切换轮，所述全向轮822的个数例如可以包括三个，其排布采用三轮布局，三个全向轮822采用三轮独立式的悬挂机构824平均沿所述平台底盘821的外缘设置，夹角为120°，这样可以使机器人能够灵活稳定地在机身姿态不变的情况下完成纵向、横向以及斜向的任意方向的移动，从而实现自主巡检功能。

如图4-8所示，在本实施例中，所述平台底盘821包括上底盘8211、下底盘8213以及若干底盘连接件8212，所述上底盘8211和所述下底盘8213通过若干所述底盘连接件8212连接。如图4-8所示，所述上底盘8211和所述下底盘8213例如可以为两个上下对称设置的切去三个顶角的等边三角形板，切去顶角所形成的边上用于与下文将要介绍的合页板的一端连接，所述上底盘8211的上表面通过若干支柱安装有一用于安装支撑所述外壳框架83的框架安装板826，所述框架安装板826例如也可以为切去三个顶角的等边三角形板，所述框架安装板826的三角形板与所述上底盘8211的三角形板和所述下底盘8213的的三角形板同轴设置，且所述框架安装板826的三角形板与所述上底盘8211和所述下底盘8213绕三者的轴向错开一预设角度，在本实施例中，所述预设角度例如可以为60°；所述传动系统的电机72安装于所述下底盘8213上，且位于所述上底盘8211和所述下底盘8213之间。

如图4-8所示，在本实施例中，所述悬挂机构824包括固定座8243、避震器弹簧8242、避震增高8241、连接板以及合页板，所述连接板包括上连接板8246和下连接板8247，所述合页板包括两个上合页板8244和两个下合页板8245；所述上连接板8246的一端通过一所述上合页板8244与所述上底盘8211的切去顶角后形成的棱边连接，所述上连接板8246的另一端通过另一上合页板8244连接于全向轮822的轴承支座的上端；所述下连接板8247的一端通过一下合页板824与所述下底盘8213的切去顶角后形成的棱边连接，所述下连接板8247 的另一端通过另一下合页板8245连接于全向轮822的轴承支座的下端；所述固定座8243安装固定于所述上连接板8246的上表面，所述避震增高8241安装固定于所述平台底盘821的上底盘8211的表面，所述避震增高8241的顶端高于所述固定座8243的顶端高度，所述避震器弹簧8242一端与所述固定座8243铰接，所述避震器弹簧8242的另一端与所述避震增高 8241铰接。

如图4-8所示，在本实施例中，所述驱动单元70包括电机72、电机调速器72以及编码器，所述编码器安装于所述电机72上，且与所述电机调速器72通信连接，所述电机调速器72与所述运动控制单元20通信连接，用于接收所述运动控制单元20传送的诸如全向轮822(移动轮)转速、转向等数据信号，电机调速器72将各个轮的转速转向信号转换成相应的脉宽调制(PWM)信号驱动电机72转动，进而通过与电机72输出轴连接的传动结构带动全向轮822的动作，从而实现机器人的移动。所述机器人的电机驱动控制流程如图9所示，在本实施例中，电机调速器72对电机72进行速度闭环控制，通过编码器反馈信号(编码器测量速度值)与运动控制单元20发送的预设速度值进行比较，通过电机调速器71中的控制算法以及限流模块得出调整过的PWM驱动信号，以此来控制电机72速度保持不变，通过速度闭环控制这可以提高控制的稳定性和控制的精确度。作为示例，所述电机72例如可以是直流减速电机，所述直流减速电机的个数和移动轮的个数相等，一直流减速电机用于独立驱动一移动轮。

如图4-8所示，在本实施例中，所述传动机构823例如可以采用万向节联轴器，所述万向节联轴器的一端连接所述驱动单元70的电机72的输出轴，另一端连接所述全向轮822的轮轴，具体地，所述全向轮822的轮轴穿过轴承支撑板后与所述万向节联轴器的靠近全向轮 822的一端连接，所述万向节联轴器可以将驱动单元70的电机72的输出转矩传输给全向轮 822的轮轴，实现动力的传输。

在本实施例中，如图8所示，所述视觉引导单元40设置于所述机器人主体上，所述视觉引导单元40与所述运动控制单元20通信连接，所述视觉引导单元40例如可以包括光学传感器、摄像头和预先铺设在作为机器人预设轨迹的地标色带43。所示机器人控制系统通过安装在机器人移动平台上的光学传感器和摄像头来检测和判断预先铺设的作为预设轨迹的黑线(地标色带43)与机器人自身的相对位置来实现机器人的循迹。

具体地，如图2所示，所述摄像头例如可以是RGB摄像头42，所述RGB摄像头42与上位机63通信连接，上位机63通过接收RGB摄像头42拍摄的地面预设色带(地标色带43) 图像，对图像进行一系列的处理以提取目标色带轨迹，输出预设的色带轨迹信息和摄像头当前相对目标轨迹的偏差信息到单片机主控板21中，单片机主控板21通过预设的控制程序对机器人的运动状态进行调整，以实现机器人的视觉引导功能；对地面预设色带图像的处理过程包括图片灰度化、高斯滤波、Canndy边缘检测、霍夫变化(Hough Transform)、检测目标直线、计算角度距离以及分辨色带区域。如图7所示，所述光学传感器例如可以是灰度传感器41，若干(例如可以是15个)灰度传感器41安放在机器人移动平台前进方向下侧，也即位于下底盘8213的底部表面上，呈圆弧排布，每个灰度传感器41(红外对管)检测位于其正下方的地面颜色特征(地标色带43)，并将检测信号传送到运动控制单元20的单片机主控板21中，单片机主控板21计算以及处理偏差值。

在本实施例中，所述运动控制单元20分别与所述中控单元60和所述驱动单元70通信连接，所述运动控制单元20用于从所述中控单元60接收控制指令，以控制所述机器人的移动工作模式、移动平台的位姿，每个移动轮的转速及转向。如图8所示，所述运动控制单元20 例如可以包括单片机以及预设于所述单片机上的控制程序，所述单片机作为主控板或主控制板，所述控制程序用于实现单片机与其它个系统单元的通信控制以及运动控制信号的分析与计算等，作为示例，例如可以选用STM32单片机主控板21作为所述运动控制单元20的核心控制单元，并引出2个CAN口，4个的24V电源输出、3个12V电源输出，多个串口通信接口等，需要说明的是，在其它实施例中，所述CAN口个数，电源输出的个数、串口通信接口的个数可以根据实际需要进行设计，不以本实施例列举为限。

在本实施例中，所述的机器人控制系统设计编程由C语言进行编程。对单片机的软件(控制程序)设计采用STM32CubeMX平台与MDK5开发软件联合进行。使用该组件对STM32单片机进行芯片时钟、引脚等图形化设置，根据STM32单片机主控芯片与其他功能模块的通信方式设计，以及对芯片运行性能要求，对芯片引脚以及时钟进行配置，完成串口、CAN、SPI、AD等接口通道的初始化等方面的配置，在配置完成之后用STM32CubeMX快速根据配置生成相应STM32微控制器的C语言工程框架，之后在Keil MDK5单片机应用开发软件工程中编写控制代码。

在CAN总线31通讯中，电机调速器71与单片机主控板21的CAN接线的示意图如图12所示，单片机主控板21(例如STM32单片机主控板21)提供两路CAN口(CANH和CANL)，分别与3个直流电机的电机调速器(电机调速器的型号例如可以是RMDS-108)连接，单片机主控板21上集成了CAN总线31接口电路，电路中的CAN收发器是处于CAN控制器和物理总线之间的接；单片机主控板21的CAN收发电路如附图13所示，通过CAN1_TX和 CAN1_RX接口实现CAN控制器和MCP2562-E/MF(CAN收发器)连接，MCP2562-E/MF 将TTL(Transistor-TransistorLogic，晶体管-晶体管逻辑电路)电平信号转换成CAN标准的差分信号输出，使信号能通过CANH，CANL在两条差分电压总线电缆上传输。

图13示出了机器人控制系统中运动控制单元20的控制程序的流程。如图13所示，所述控制程序的控制步骤包括：先对主函数内的各个配置函数进行初始化，进入等待控制指令状态，收到指令后，进入相对应的中断函数，进而判断遥控指令，进入到遥感移动指令模式或轨迹跟踪模式，在控制程序运行中计算电机的转速，以获取转速的控制信号，运动控制单元 20对该信号做出判断，从而向驱动单元70发出相应的操作指令。

具体地，在手动遥控模式(遥感移动指令模式)中，设置手动遥控模式为默认的初始工作模式，打开电源单元给各个用电系统安远供电之后，通过遥控装置或者上位机63的运动控制界面即可控制机器人的移动。例如可以通过手动遥控模式对机器人移动进行向前、左转、右转的一般运动模式以及姿态不变的全方位平动模式；可通过遥控装置控制机器人全向平动操作，控制机器人在保持姿态不变的情况下进行全方位平面移动，即平动过程中机器人的正面会保持面对一个方向不变；还可通过遥控装置来控制机器人原地旋转。机器人在单片机控制程序中通过指定函数来限定移动速度最高不超过20m/min，机器人实际的移动速度可以根据遥控装置来控制速度在0～20m/min之间变化。此外，在该模式下还可以通过遥控装置或者上位机63的模式转换按钮来控制机场服务机器人进入自主轨迹跟踪模式。

具体地，还可通过遥控装置或者移动调试界面62的模式转换按钮可以使得机器人进入轨迹跟踪模式，在该模式下，机器人能够通过视觉引导系统的摄像头对地面预设色带轨迹进行感知识别，通过陀螺仪81确定自身的姿态，实现轨迹跟踪。在跟踪过程中能够通过激光测距仪51感知周边障碍物实现避障，最后完成安防巡检功能。需要说明的是，要使机器人能够跟踪地标色带43进行移动，需要先通过遥控装置调至手动遥控模式，将机器人移动到预设轨迹的起始位置，使摄像头能够拍摄到地标色带43，然后切换到轨迹跟踪模式，机器人都能够稳定的跟踪目标轨迹，到达预设终点位置，且在跟踪过程中遇到障碍物时能够及时做出反应，避免碰撞。

在本实施例中，如图8所示，所述机器人控制系统还包括陀螺仪81，所述陀螺仪81安装于所述平台底盘821上，且所述陀螺仪81与所述运动控制单元20通讯连接，在机器人的运动过程中，所述运动控制单元20的单片机主控板21接收陀螺仪81的检测信号以实现纠偏。

在本实施例中，所述机器人控制系统还包括电源单元10，所述电源单元10与所述机器人的各用电系统单元电性连接，用于给机器人的各用电系统提供所需的电能。如图8所示，所述电源单元10例如可以包括电池11以及降压模块12，降压模块12根据各用电系统中核心器件的实际工作电压进行配置。作为示例，例如可以通过多节(例如6节)3.7V锂电池串联作为电源输出。

如图3和8所示，在本实施例中，为了在轨迹跟踪模式下实现机器人的自动避障，所述机器人控制系统还包括避障单元50，所述避障单元50与所述运动控制单元20通信连接，所述避障单元50例如包括若干设置于机器人底侧的激光TOF(Time of flight)测距仪51和存储在运动控制单元20的单片机主控板21中的避障算法52程序，通过激光TOF测距仪51检测机器人运行路径上遇到的各类障碍物或者行人，并将检测信号传送到单片机主控板21中，单片机主控板21通过避障算法来控制机器人的运动以实现机器人的避障。作为示例，所述激光TOF测距仪51例如可以包括3个，平均设置于机器人的底侧周缘，夹角为120°。需要说明的是，在其他实施例中，所述TOF测距仪51的个数和排布位置也可以根据实际需要进行灵活设置，不以此处列举为限；在其他实施例中，所述避障单元50也可以是三角测距雷达等其他形式的避障单元50。

需要说明的是，在本实施例中，RGB摄像头42拍摄的地面预设色带图像也可以显示在上位机63的移动调试界面6262上，方便开发人员查看地面轨迹跟踪的情况。

如图8所示，在本实施例中，所述中控单元60包括上包括上位机63以及设置于上位机 63上的服务界面61和移动调试界面62。其中，图14示出了上位机63中内置软件的总体功能。所述的上位机软件开发的机场服务平台软件设计界面分为两级结构，第一级界面是主界面窗口，主要提供旅客或工作人员查找选择所需服务界面61入口；移动调试界面62(状态检测调控)属于第二级界面，主要提供给机场工作人员使用。如图14所示，在所述服务界面61中，所述服务界面61中的服务查询内容包括：航班信息查询(航班号、航空公司、时间表)、机场服务热线以及在线咨询、机场交通查询(机场大巴、出租车)、机场周边购物娱乐餐饮分布等。如图14所示，在移动调试界面62中，设置有用来显示RGB摄像头42传输的图像信息的图像框，方便开发人员查看地面轨迹跟踪的情况；在移动调试界面62中，设有串口选择以及波特率设置选项方便调试与下位机(单片机主控板21)的串口通信；移动调试界面62设有相关的移动控制按钮以及机器人运行状态参数的显示窗口，移动按钮的实现是通过每个按钮设置的按下发送不同信息数据，并以串口通信的方式按照通信协议发送给单片机主控板21，进而控制机器人移动平台的移动(例如位姿调整)，而机器人的运行状态也会通过串口从单片机主控板21将参数发送到上位机63，方便工作人员查看以及通过移动按钮调整机器人位姿状态。

具体地，在上位机63的软件中，例如可采用winform设计，使用C#语言在MicrosoftVisual Studio开发环境下，实现机器人平台软件的开发，软件运行环境为Windows7或Windows10，同时采用opencv计算机视觉库处理RGB摄像头42拍摄的路径图像以计算轨迹偏差，使用串口实现上下位机之间的通信。旅客通过上位机63显示的机场信息查询界面(服务界面61) 查询相关机场服务信息，机场安防服务人员等可以通过移动调试界面62实现对机器人运行状态的查看和调控。

在本实施例中，如图2所示，所述机器人控制系统的还包括遥控装置，工作人员可通过遥控装置来向控制单元20的单片机主控制板21发送控制指令，以实现对机器人的控制，也即机器人工作在遥感移动指令模式。

需要说明的是，在手动遥控模式(遥感移动指令模式)中，设置手动遥控模式为默认的初始工作模式，打开电源单元给各个用电系统安远供电之后，通过遥控装置或者上位机63的移动调试界面62即可控制机器人的移动。例如可以通过手动遥控模式对机器人移动进行向前、左转、右转的一般运动模式以及姿态不变的全方位平动模式；可通过遥控装置控制机器人全向平动操作，控制机器人在保持姿态不变的情况下进行全方位平面移动，即平动过程中机器人的正面会保持面对一个方向不变；还可通过遥控装置来控制机器人原地旋转。机器人在单片机控制程序中通过指定函数来限定移动速度最高不超过20m/min，机器人实际的移动速度可以根据遥控装置来控制速度在0～20m/min之间变化。此外，在该模式下还可以通过遥控装置或者上位机63的模式转换按钮来控制机场服务机器人进入自主轨迹跟踪模式。

需要说明的是，还可通过遥控装置或者移动调试界面62的模式转换按钮可以使得机器人进入轨迹跟踪模式，在该模式下，机器人能够通过视觉引导系统的摄像头对地面预设色带轨迹进行感知识别，通过陀螺仪81确定自身的姿态，实现轨迹跟踪。在跟踪过程中能够通过激光测距仪51感知周边障碍物实现避障，最后完成安防巡检功能。需要说明的是，要使机器人能够跟踪地标色带43进行移动，需要先调至手动遥控模式，将机器人移动到预设轨迹的起始位置，使摄像头能够拍摄到地标色带43，然后切换到轨迹跟踪模式，机器人都能够稳定的跟踪目标轨迹，到达预设终点位置，且在跟踪过程中遇到障碍物时能够及时做出反应，避免碰撞。

需要说明的是，本实施例的机器人控制系统中各个系统单元相互配合，实现机器人的全方位移动、自主巡检、人机交互、信息查询、机场导航等多种功能，极大地提高了服务质量和安防效率，有效地为乘客提供了全面周到的服务，减少了机场服务人员的工作量，进而提高了乘客满意度，节约了人力和物力资源。

本实施例还提供一种运用上述机器人控制系统对机器人进行控制的方法，其中，所述机器人控制方法包括以下步骤：

S10、运动控制单元20通过通信单元接收中控单元60(上位机63或遥控装置)的控制指令，所述控制指令包括机器人的工作模式、移动平台的位姿调整，每个全向轮的转速及转向等数据。

S20、所述运动控制单元20对所述控制指令进行判断，以使所述机器人进入到遥感移动指令模式或轨迹跟踪模式，详见上文相关部分描述，在此不做赘述。

S30、所述运动控制单元20对所述控制指令进行分析计算，以获取并向驱动单元70的电机电机调速器71发送各移动轮的转速、转向信号，详见上文相关部分描述，在此不做赘述。

S40、所述驱动单元70以获取的各所述移动轮的转速、转向信号来驱动各所述移动轮，以使所述机器人移动，详见上文相关部分描述，在此不做赘述。

S50、在轨迹跟踪模式下，所述机器人在移动的过程中，所述运动控制单元20通过视觉引导单元40获取所述机器人预设运动轨迹上的色带轨迹信息，以根据接收到的所述色带轨迹信息来控制所述机器人寻迹移动，详见上文相关部分描述，在此不做赘述。

在本文的描述中，提供了许多特定细节，诸如部件和/或方法的实例，以提供对本发明实施例的完全理解。然而，本领域技术人员将认识到可以在没有一项或多项具体细节的情况下或通过其他设备、系统、组件、方法、部件、材料、零件等等来实践本发明的实施例。在其他情况下，未具体示出或详细描述公知的结构、材料或操作，以避免使本发明实施例的方面变模糊。

在整篇说明书中提到“一个实施例(one embodiment)”、“实施例(anembodiment)”或“具体实施例(a specific embodiment)”意指与结合实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中，并且不一定在所有实施例中。因而，在整篇说明书中不同地方的短语“在一个实施例中(in one embodiment)”、“在实施例中(inan embodiment)”或“在具体实施例中(in a specific embodiment)”的各个表象不一定是指相同的实施例。此外，本发明的任何具体实施例的特定特征、结构或特性可以按任何合适的方式与一个或多个其他实施例结合。应当理解本文所述和所示的发明实施例的其他变型和修改可能是根据本文教导的，并将被视作本发明精神和范围的一部分。

还应当理解还可以以更分离或更整合的方式实施附图所示元件中的一个或多个，或者甚至因为在某些情况下不能操作而被移除或因为可以根据特定应用是有用的而被提供。

另外，除非另外明确指明，附图中的任何标志箭头应当仅被视为示例性的，而并非限制。此外，除非另外指明，本文所用的术语“或”一般意在表示“和/或”。在术语因提供分离或组合能力是不清楚的而被预见的情况下，部件或步骤的组合也将视为已被指明。

如在本文的描述和在下面整篇权利要求书中所用，除非另外指明，“一个(a)”、“一个(an)”和“该(the)”包括复数参考物。同样，如在本文的描述和在下面整篇权利要求书中所用，除非另外指明，“在…中(in)”的意思包括“在…中(in)”和“在…上(on)”。

本发明所示实施例的上述描述(包括在说明书摘要中所述的内容)并非意在详尽列举或将本发明限制到本文所公开的精确形式。尽管在本文仅为说明的目的而描述了本发明的具体实施例和本发明的实例，但是正如本领域技术人员将认识和理解的，各种等效修改是可以在本发明的精神和范围内的。如所指出的，可以按照本发明所述实施例的上述描述来对本发明进行这些修改，并且这些修改将在本发明的精神和范围内。

本文已经在总体上将系统和方法描述为有助于理解本发明的细节。此外，已经给出了各种具体细节以提供本发明实施例的总体理解。然而，相关领域的技术人员将会认识到，本发明的实施例可以在没有一个或多个具体细节的情况下进行实践，或者利用其它装置、系统、配件、方法、组件、材料、部分等进行实践。在其它情况下，并未特别示出或详细描述公知结构、材料和/或操作以避免对本发明实施例的各方面造成混淆。

因而，尽管本发明在本文已参照其具体实施例进行描述，但是修改自由、各种改变和替换意在上述公开内，并且应当理解，在某些情况下，在未背离所提出发明的范围和精神的前提下，在没有对应使用其他特征的情况下将采用本发明的一些特征。因此，可以进行许多修改，以使特定环境或材料适应本发明的实质范围和精神。本发明并非意在限制到在下面权利要求书中使用的特定术语和/或作为设想用以执行本发明的最佳方式公开的具体实施例，但是本发明将包括落入所附权利要求书范围内的任何和所有实施例及等同物。因而，本发明的范围将只由所附的权利要求书进行确定。

Claims (10)

1.一种机器人控制系统，其特征在于，包括：

机器人本体，包括驱动单元以及由所述驱动单元驱动的若干移动轮；

中控单元；

运动控制单元，设置于所述机器人本体上，所述运动控制单元分别与所述中控单元和所述驱动单元通信连接，所述运动控制单元用于从所述中控单元接收控制指令，以控制所述机器人的移动工作模式、移动平台的位姿，每个移动轮的转速及转向；

视觉引导单元，与所述运动控制单元连接，所述视觉引导单元用于获取机器人预设运动轨迹上的色带轨迹信息，并将获取的所述色带轨迹信息传输给所述运动控制单元，所述运动控制单元根据接收到的所述色带轨迹信息来控制所述机器人寻迹移动。

2.根据权利要求1所述的机器人控制系统，其特征在于，所述机器人控制系统还包括电源单元，所述电源单元与所述机器人控制系统中各用电系统单元电性连接。

3.根据权利要求1所述的机器人控制系统，其特征在于，所述机器人控制系统还包括避障单元，所述避障单元与所述运动控制单元通信连接。

4.根据权利要求1所述的机器人控制系统，其特征在于，所述机器人控制系统还包括通信单元，所述通信单元用于所述机器人控制系统中各系统单元之间的信息传递。

5.根据权利要求1所述的机器人控制系统，其特征在于，所述机器人控制系统还包括陀螺仪，所述陀螺仪与所述运动控制单元通信连接。

6.根据权利要求1所述的机器人控制系统，其特征在于，所述中控单元包括上位机以及设置于所述上位机上的服务界面和运动控制界面。

7.根据权利要求1所述的机器人控制系统，其特征在于，所述中控单元还包括遥控装置。

8.根据权利要求1所述的机器人控制系统，其特征在于，所述驱动单元包括电机调速器、编码器以及电机，其中，所述电机调速器对所述电机进行速度闭环控制。

9.根据权利要求1-8任意一项所述的机器人控制系统，其特征在于，所述运动控制单元包括单片机以及预设于所述单片机上的控制程序。

10.一种机器人控制方法，其特征在于，所述机器人控制方法包括：

运动控制单元接收中控单元的控制指令；

所述运动控制单元对所述控制指令进行判断，以使所述机器人进入到遥感移动指令模式或轨迹跟踪模式；

所述运动控制单元对所述控制指令进行分析计算，以获取并向驱动单元发送各移动轮的转速、转向信号；

所述驱动单元以获取的各所述移动轮的转速、转向信号来驱动各所述移动轮，以使所述机器人移动；其中，在轨迹跟踪模式下，所述机器人在移动的过程中，所述运动控制单元通过视觉引导单元获取所述机器人预设运动轨迹上的色带轨迹信息，以根据接收到的所述色带轨迹信息来控制所述机器人寻迹移动的步骤。