CN206578809U - 一种基于rfid定位的室内移动机器人系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于RFID定位的室内移动机器人系统，包括分布于室内环境中的探测基站、粘贴在移动机器人上的RFID标签、主控PC；探测基站与主控PC采用互联网相连；移动机器人包括通信模块、单片机、超声波探测装置、移动底座、转向机构；转向机构包括升降装置、360度电动水平旋转底盘；升降装置的一端与移动底座下端面相连接，升降装置的另一端与360度电动水平旋转底盘相连接；通信模块、超声波探测装置、升降装置、360度电动水平旋转底盘分别与单片机电连接，单片机通过通信模块与主控PC建立数据交互。本实用新型的有益效果是：可以快速整体转向，整个过程非常简单，而且不需要过多的规划路径，稳定性好。

Description

一种基于RFID定位的室内移动机器人系统

技术领域

本实用新型涉及机器人领域，尤其涉及一种基于RFID定位的室内移动机器人系统。

背景技术

室内服务机器人是智能机器人的一个重要分支，与工业机器人和室外机器人不同，室内服务机器人主要工作在结构化的室内环境中，比如医院、餐厅、家庭等场所，实现物品的递送、客户引导、清洁、娱乐等服务任务。目前的智能机器人在工作过程中若碰到需要大角度转弯时，需要提前规划路径，确定好偏转的轨迹，非常的麻烦。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种基于RFID定位的室内移动机器人系统，以克服上述现有技术中的不足。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种基于RFID定位的室内移动机器人系统，包括分布于室内环境中的探测基站、粘贴在移动机器人上的RFID标签、主控PC；探测基站与主控PC采用互联网相连；移动机器人包括通信模块、单片机、超声波探测装置、移动底座、转向机构；转向机构包括升降装置、360度电动水平旋转底盘；升降装置的一端与移动底座下端面相连接，升降装置的另一端与360度电动水平旋转底盘相连接；通信模块、超声波探测装置、升降装置、360度电动水平旋转底盘分别与单片机电连接，单片机通过通信模块与主控PC建立数据交互。

本实用新型的有益效果是：通过在移动底座上增设转向机构后，当移动机器人在需要大角度转弯时，可以直接利用转向机构让移动机器人整体快速转向，整个过程非常简单，而且不需要过多的规划路径，稳定性好。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。

进一步，移动底座包括基体、动力总成、车轮；动力总成固定在基体的下端面上，车轮与动力总成的输出轴连接。

进一步，基体包括上安装板、下安装板、连接柱；上安装板与下安装板之间通过连接柱相连接；升降装置的一端固定在上安装板的下端面，升降装置的另一端贯穿下安装板。

采用上述进一步的有益效果是：方便安装升降装置和360度电动水平旋转底盘，保证具有足够的行程。

进一步，转向机构还包括两组万向轮机构、调节板，调节板横向固定在升降装置的输出端上，并可在升降装置的作用下进行上下移动，两组万向轮机构分别设置在调节板的前后两侧。

采用上述进一步的有益效果是：保证整个转向的平稳。

进一步，万向轮机构包括万向轮、弹簧、螺栓、连接板，螺栓的上端贯穿调节板，并与下安装板螺纹连接；连接板布置在调节板的下方，并且螺栓的下端贯穿连接板，连接板可在螺栓上进行上下移动；弹簧套在位于连接板与调节板之间的螺栓上，弹簧的上端抵接着调节板，弹簧的下端抵接着连接板；万向轮固定在连接板的下端面上。

采用上述进一步的有益效果是：在转向时能够起到一定的防护作用，保证转向安全进行。

附图说明

图1为本实用新型中移动机器人的左视图；

图2为本实用新型中移动机器人的主视图；

图3为图1中万向轮机构处的放大图；

图4为本实用新型所述基于RFID定位的室内移动机器人系统所涉及到的电原理图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、探测基站，2、移动机器人，210、通信模块，220、单片机，230、超声波探测装置，240、移动底座，241、基体，2411、上安装板，2412、下安装板，2413、连接柱，242、动力总成，243、车轮，250、转向机构，251、升降装置，252、360度电动水平旋转底盘，253、万向轮机构，2531、万向轮，2532、弹簧，2533、螺栓，2534、连接板，254、调节板，3、RFID标签，4、主控PC。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

如图1、图2、图3、图4所示，一种基于RFID定位的室内移动机器人系统，包括分布于室内环境中的探测基站1、粘贴在移动机器人2上的RFID标签3、主控PC4。

探测基站1与主控PC4相连，其中，采用的连接方式可以是互联网，也可以数据传输线连接。移动机器人2包括通信模块210、单片机220、超声波探测装置230、移动底座240、转向机构250、供电电源。供电电源为移动机器人2上所有用电器件供电，供电电源采用的充电方式是无线充电。转向机构250包括升降装置251、360度电动水平旋转底盘252。升降装置251的一端与移动底座240下端面固定连接，升降装置251的另一端与360度电动水平旋转底盘252固定连接，升降装置251可以是由多个电动升降杆组成。通信模块210通过数据线与单片机220电连接，超声波探测装置230的输出端通过数据线与单片机220电连接，升降装置251的输入端通过数据线与单片机220电连接，360度电动水平旋转底盘252的电控部分通过数据线与单片机220电连接。而单片机220通过通信模块210与主控PC4建立数据交互。360度电动水平旋转底盘252采用的是现有技术。

探测基站1包括多个RFID阅读器，每个RFID阅读器内均集成有通讯单元，RFID阅读器通过通讯单元与主控PC4建立连接。

移动底座240包括基体241、动力总成242、车轮243。动力总成242固定在基体241的下端面上，车轮243与动力总成242的输出轴连接，动力总成242包括防水电机，防水电机的数量可以是两个、四个、六个等偶数个。防水电机的数量等于车轮243的数量。

在本实施例中，基体241的具体结构如下：

基体241包括上安装板2411、下安装板2412、多个连接柱2413。上安装板2411与下安装板2412之间通过多个连接柱2413相连接，多个连接柱2413在布置时最好是布置两排，并且每个连接柱与上安装板2411或下安装板2412之间采用螺钉连接。升降装置251的非输出端通过螺钉固定在上安装板2411的下端面上，升降装置251的输出端贯穿下安装板2412，并且有部分伸出到下安装板2412外，为了方便安装升降装置251，下安装板2412上开设有相应的通孔。

安装好整个转向机构250后，若升降装置251处于非工作状态(升降装置251的输出端不伸出)时，360度电动水平旋转底盘252的下端面是不与地面相接触的，因此采用了上述结构的基体241，这样不仅能够保证360度电动水平旋转底盘252不与地面接触，而且还能一定程度上扩大升降装置251的行程。同时也是为了方便配合后续的万向轮机构253和调节板254。

转向机构250还包括两组万向轮机构253、调节板254。调节板254横向固定在升降装置251的输出端上，并可在升降装置251的作用下进行上下移动。两组万向轮机构253分别设置在调节板254的前后两侧。

万向轮机构253包括万向轮2531、弹簧2532、螺栓2533、连接板2534。螺栓2533的上端贯穿调节板254，并且螺栓2533的上端贯穿调节板254后与下安装板2412螺纹连接，为了方便螺栓2533的杆体经过，调节板254上开设有相应过孔。连接板2534布置在调节板254的下方，并且螺栓2533的下端贯穿连接板2534，为了方便螺栓2533的杆体经过，连接板2534上开设有相应过孔(螺栓2533的下端设有螺帽，而连接板2534上开的过孔的直径大于螺栓2533的杆体的直径，但是连接板2534上开的过孔的直径小于螺栓2533的螺帽的直径)，这样调节板254可在螺栓2533上进行上下移动。弹簧2532套在位于连接板2534与调节板254之间的螺栓2533上，弹簧2532的上端抵接着调节板254，弹簧2532的下端抵接着连接板2534，在工作过程中弹簧2532始终处于压缩状态。万向轮2531通过螺钉固定在连接板2534的下端面上。弹簧2532、螺栓2533的数量均可为多个。

超声波探测装置230包括多个超声波收发探头，移动机器人2的各个侧面均至少安装有一个超声波收发探头，超声波收发探头最好安装在上安装板2411上，考虑到单片机220连接的器件较多，为了便于扩展，单片机220可以连接一块电控板，器件可以直接与电控板电连接。

另外，为了避免探测基站1中的RFID阅读器出现故障后，导致整套系统中断运行，探测基站1中的RFID阅读器上均固定有ARM处理器、通讯模块、超声波发射模块和超声波接收模块；通讯模块、超声波发射模块和超声波接收模块分别与ARM处理器电连接，ARM处理器还连接着电源。ARM处理器能够通过通讯模块与主控PC4建立连接。在探测探测基站1中的RFID阅读器出现故障后，可以利用超声波探测装置230与超声波发射模块、超声波接收模块的配合来实现对移动机器人2的超声波定位，在本实施例中之所以把ARM处理器、通讯模块、超声波发射模块和超声波接收模块安装在RFID阅读器上，是因为这样可以让RFID定位和超声波定位采用相同的节点，减少重新布置节点时所需要的时间。

单片机220采用的是ARDUINO，主要是因为ARDUINO是一款便捷灵活、方便上手的开源电子原型平台。

动力总成242还包括电机驱动电路、电机电流检测电路以及编码器电路。电机驱动电路控制防水电机的正、反转与加、减速从而控制移动机器人2的运动。电机电流检测电路实时检测防水电机的电流大小，如果防水电机在行进过程中出现堵转现象，通过防水电机的电流会增大，此电流被电机电流检测电路检测到如果超过预设的值，电机电流检测电路会将相应指令传输至单片机220，那么单片机220就会通过控制功率输出信号让防水电机停止运转，避免防水电机由于长时间处于异常工作状态而受到损坏。编码器电路中的编码器用于向单片机220反馈移动机器人2的行进距离，车轮243转动一周编码器输出的脉冲信号是固定的，单片机220就可以通过采集编码器输出的脉冲信号的个数和机器人车轮243的直径计算出移动机器人2行走的距离。

在需要大角度转弯时：通过主控PC4发送指令至单片机220，单片机220控制动力总成242停止工作，同时单片机220控制升降装置251开始工作，升降装置251将360度电动水平旋转底盘252带动下行，直至升降装置251伸出到指定长度，此时车轮243全部离地，而万向轮机构253中的万向轮2531在弹簧2532、调节板254的作用下能够保证依旧与地面接触，此时万向轮2531起到支撑作用，防止倾倒，而调节板254的主要作用是保证移动机器人2在整个转向过程中的平稳，待升降装置251伸出到指定长度后，单片机220再控制360度电动水平旋转底盘252工作，360度电动水平旋转底盘252能使得移动机器人2进行水平方向的360度转动，而360度电动水平旋转底盘252具体需要转动的角度值由单片机220进行控制。完成相应角度转动后，通过单片机220再控制升降装置251上行到原始位(升降装置251的杆体部分缩回)，动力总成242开启工作。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (5)

1.一种基于RFID定位的室内移动机器人系统，其特征在于，包括分布于室内环境中的探测基站(1)、粘贴在移动机器人(2)上的RFID标签(3)、主控PC(4)；所述探测基站(1)与所述主控PC(4)采用互联网相连；所述移动机器人(2)包括通信模块(210)、单片机(220)、超声波探测装置(230)、移动底座(240)、转向机构(250)；所述转向机构(250)包括升降装置(251)、360度电动水平旋转底盘(252)；所述升降装置(251)的一端与所述移动底座(240)下端面相连接，所述升降装置(251)的另一端与所述360度电动水平旋转底盘(252)相连接；所述通信模块(210)、超声波探测装置(230)、升降装置(251)、360度电动水平旋转底盘(252)分别与所述单片机(220)电连接，所述单片机(220)通过通信模块(210)与主控PC(4)建立数据交互。

2.根据权利要求1所述的一种基于RFID定位的室内移动机器人系统，其特征在于，所述移动底座(240)包括基体(241)、动力总成(242)、车轮(243)；所述动力总成(242)固定在所述基体(241)的下端面上，所述车轮(243)与动力总成(242)的输出轴连接。

3.根据权利要求2所述的一种基于RFID定位的室内移动机器人系统，其特征在于，所述基体(241)包括上安装板(2411)、下安装板(2412)、连接柱(2413)；所述上安装板(2411)与所述下安装板(2412)之间通过连接柱(2413)相连接；所述升降装置(251)的一端固定在上安装板(2411)的下端面，所述升降装置(251)的另一端贯穿下安装板(2412)。

4.根据权利要求3所述的一种基于RFID定位的室内移动机器人系统，其特征在于，所述转向机构(250)还包括两组万向轮机构(253)、调节板(254)，所述调节板(254)横向固定在所述升降装置(251)的输出端上，并可在升降装置(251)的作用下进行上下移动，所述的两组万向轮机构(253)分别设置在调节板(254)的前后两侧。

5.根据权利要求4所述的一种基于RFID定位的室内移动机器人系统，其特征在于，所述万向轮机构(253)包括万向轮(2531)、弹簧(2532)、螺栓(2533)、连接板(2534)，所述螺栓(2533)的上端贯穿调节板(254)，并与下安装板(2412)螺纹连接；所述连接板(2534)布置在所述调节板(254)的下方，并且所述螺栓(2533)的下端贯穿连接板(2534)，所述连接板(2534)可在螺栓(2533)上进行上下移动；所述弹簧(2532)套在位于连接板(2534)与调节板(254)之间的螺栓(2533)上，所述弹簧(2532)的上端抵接着调节板(254)，所述弹簧(2532)的下端抵接着连接板(2534)；所述万向轮(2531)固定在所述连接板(2534)的下端面上。