CN207037468U - 一种轮式移动机器人上下坡运动控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种轮式移动机器人上下坡运动控制系统，包括坡度检测模块、控制模块、坡度预测模块、调速模块和电源模块，坡度检测模块包括两个MMA加速度传感器，分别安装在轮式移动机器人主体的头部和底盘上；坡度预测模块包括测距传感器，通过一根横杆安装在轮式移动机器人的主体的前端，坡度预测模块的检测方向垂直于轮式移动机器人前进方向。本实用新型通过坡度检测模块、坡度预测模块进行综合判断当前坡度和后续坡度变化，可以提高轮式移动机器人的控制效率，保证轮式移动机器人在行驶时有足够的动力，并且在坡度变化时能及时调速，提高了轮式移动机器人的行驶安全。

Description

一种轮式移动机器人上下坡运动控制系统

技术领域

本实用新型涉及机器人控制领域，尤其涉及一种轮式移动机器人上下坡运动控制系统。

背景技术

随着科技的发展，机器人技术的广泛应用，不同产业领域需要机器人越来越多。轮式移动机器人是移动机器人领域的重要分支，具有广阔的应用前景。相对于传统的工业机器人而言，轮式移动机器人具有更强的灵活性和更大的工作空间，因此在各种军用与民用场合得到了广泛应用。当轮式移动机器人在复杂环境下工作时，如果遇到上坡路况，那么前后轮子的速度如果一致有可能使得轮式移动机器人下滑；如果遇到下坡路况，那么前后轮子可能需要适当的减速来防止下滑的发生。这些情形的出现都将使得机器人的运动控制出现问题，虽然目前有多种采取机械结构的方式来进行轮式移动机器人姿态的调整改变重心进行调速来减少和防止这类状况，但是不是所有场合都合适，成本也比较高，而且这种调速不是及时的，不能提前进行调整，一般是遇到了再进行调整，在遇到突变的路况时很容易出现问题；例如，在一段坡度很大的上坡之后突然变成一段坡度很大的下坡时，轮式移动机器人很容易出现侧翻，因此需要一种部件简单，可以及时检测并调速的轮式移动机器人运动控制系统。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种轮式移动机器人运动控制系统，其部件简单，可以及时提前调速的功能，提高了轮式移动移动机器人在复杂环境下的自适应控制。

本实用新型所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

一种轮式移动机器人上下坡运动控制系统，其特征在于：包括坡度检测模块、控制模块、坡度预测模块、调速模块和电源模块，所述坡度检测模块包括两个MMA加速度传感器，分别安装在轮式移动机器人主体的头部和底盘上；所述坡度预测模块包括测距传感器，通过一根横杆安装在轮式移动机器人的主体的前端，坡度预测模块的检测方向垂直于轮式移动机器人前进方向；所述控制模块包括控制芯片和复位电路，所述控制芯片的输入端分别连接MMA加速度传感器和测距传感器，所述控制芯片的输出端连接调速模块，所述复位电路通过复位按钮与控制芯片的复位引脚相连；所述电源模块通过电源转换芯片将外部高电压转换为与控制芯片、MMA加速度传感器和测距传感器工作匹配的电压，并为控制模块、调速模块、坡度检测模块、坡度预测模块供电。

优选的，所述MMA加速度传感器包括依次连接的3轴传感器、运算放大电路、ADC转换电路、数字滤波和串口输出，所述串口输出与所述控制芯片的输入端连接。

优选的，所述调速模块由接口电路和电机电路组成，所述控制芯片与所述接口电路连接。

本实用新型通过坡度检测模块、坡度预测模块进行综合判断当前坡度和后续坡度变化。最后控制模块根据当前坡度控制当前的速度，根据后续坡度来控制预定时间内进行调速，该装置可以提高轮式移动机器人的控制效率，保证轮式移动机器人在行驶时有足够的动力，并且在坡度变化时能及时调速，提高了轮式移动机器人的行驶安全，对轮式移动机器人智能控制系统的研究与探索具有非常重要的理论意义和极其广泛的应用前景。

附图说明

图1是本实用新型的模块连接示意图。

图2为本实用新型的结构示意图。

图3为本实用新型的运动状态示意图。

图中，1-机器人主体、2-MMA加速度传感器、3-横杆、4-测距传感器。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步地详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。

如图1、2、3为本实用新型的优选方案，包括坡度检测模块、控制模块、坡度预测模块、调速模块和电源模块。

坡度检测模块包括两个MMA加速度传感器2，MMA加速度传感器2包括依次连接的3轴传感器、运算放大电路、ADC转换电路、数字滤波和串口输出。两个MMA加速度传感器2分别安装在轮式移动机器人主体1的头部和底盘上，通过坡度检测模块进行轮式移动机器人的现有的加速度和角度信息检测来得到轮式移动机器人现有的坡度情况，并将数据传递给控制模块。

坡度预测模块包括测距传感器4，优选超声波测距传感器；测距传感器4通过一根横杆3安装在轮式移动机器人的主体1的前端，坡度预测模块的检测方向垂直于轮式移动机器人前进方向；当轮式机械人上下坡时，就可以通过测距装置提前预测一段长度的坡度变化，如图3所示，其原理是根据测距装置检测的距离具体以及坡度预测模块在轮式移动机器人上的安装高度进行比较来得来后续的的坡度变化情况，可以实现上下坡提前预测和上下坡后之间的坡度变化预测。坡度预测模块只能检测坡度变化，不能检测具体的坡度。

控制模块包括控制芯片和复位电路，控制芯片的输入端分别连接有MMA加速度传感器2和测距传感器4，MMA加速度传感器2的串口输出与控制芯片的输入端连接；所述控制芯片的输出端连接调速模块；所述复位电路通过复位按钮与控制芯片的复位引脚相连；所述的控制模块最终根据坡度检测模块、坡度预测模块进行综合判断当前坡度和后续坡度变化。最后控制模块根据当前坡度控制当前的速度，根据后续坡度变化来控制预定时间内进行调速，保证轮式移动机器人在行驶时有足够的动力，并且在坡度变化时能及时调速，提高了轮式移动机器人的行驶安全。

调速模块由接口电路和电机电路组成，控制芯片与接口电路连接来实现与调速模块的通信。

电源模块通过电源转换芯片将外部高电压转换为与控制芯片、MMA加速度传感器2和测距传感器4工作匹配的电压；为控制模块、调速模块、坡度检测模块、坡度预测模块供电。

以上所述，仅是本实用新型较佳实施例而已，并非对本实用新型的技术范围作任何限制，故凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，仍属于本实用新型的保护范围。

Claims (3)

1.一种轮式移动机器人上下坡运动控制系统，其特征在于：包括坡度检测模块、控制模块、坡度预测模块、调速模块和电源模块，所述坡度检测模块包括两个MMA加速度传感器，分别安装在轮式移动机器人主体的头部和底盘上；所述坡度预测模块包括测距传感器，通过一根横杆安装在轮式移动机器人的主体的前端，坡度预测模块的检测方向垂直于轮式移动机器人前进方向；所述控制模块包括控制芯片和复位电路，所述控制芯片的输入端分别连接MMA加速度传感器和测距传感器，所述控制芯片的输出端连接所述调速模块，所述复位电路通过复位按钮与控制芯片的复位引脚相连；所述电源模块通过电源转换芯片将外部高电压转换为与控制芯片、MMA加速度传感器和测距传感器工作匹配的电压，并为控制模块、调速模块、坡度检测模块、坡度预测模块供电。

2.根据权利要求1所述的一种轮式移动机器人上下坡运动控制系统，其特征在于：所述MMA加速度传感器包括依次连接的3轴传感器、运算放大电路、ADC转换电路、数字滤波和串口输出，所述串口输出与所述控制芯片的输入端连接。

3.根据权利要求1所述的一种轮式移动机器人上下坡运动控制系统，其特征在于：所述调速模块由接口电路和电机电路组成，所述控制芯片与所述接口电路连接。