CN208444203U - 一种移动机器人控制器及其应用系统和移动机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种移动机器人控制器，包括定位模块、导航模块、可编程逻辑控制器PLC模块，其中：定位模块的输出端和导航模块的输入端连接，导航模块的输出端和PLC模块的输入端连接，PLC模块的控制端和移动机器人的各个驱动单元连接；导航模块用于通过由定位模块获取的移动机器人与预设正方向的当前夹角及当前位置坐标得到的移动机器人的移动路径确定目标速度，PLC模块用于通过目标速度控制移动机器人的各个驱动单元。与现有技术相比，本实用新型不受移动机器人导航方式的限制，通用性强，适用范围广。本实用新型还提供了一种移动机器人控制器的应用系统及移动机器人，具有上述有益效果。

Description

一种移动机器人控制器及其应用系统和移动机器人

技术领域

本实用新型涉及机器人领域，特别是涉及一种移动机器人控制器及其应用系统和移动机器人。

背景技术

随着科技的发展，移动机器人在仓储、物流、电力巡检等领域的应用日益广泛。不同类型的移动机器人，有不同的导航方式，移动机器人内部的控制器根据其自身使用的导航方式提供的移动机器人的相关信息来控制移动机器人底盘，从而实现控制移动机器人移动。在现有技术中，常用的控制器为PLC(Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器)控制器，但是目前PLC控制器无法处理导航激光及摄像头的数据，因此，PLC控制器无法控制采用激光导航、视觉导航等新型导航方式的移动机器人运动，导致PLC控制器的适用范围较窄。

因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是本领域技术人员目前需要解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种移动机器人控制器与现有技术相比，本实用新型不受移动机器人导航方式的限制，通用性强，适用范围广；本实用新型的另一目的是提供一种移动机器人控制器的应用系统及移动机器人。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种移动机器人控制器，包括定位模块、导航模块、可编程逻辑控制器PLC模块，其中：

所述定位模块的输出端和所述导航模块的输入端连接，所述导航模块的输出端和所述PLC模块的输入端连接，所述PLC模块的控制端和所述移动机器人的各个驱动单元连接；

所述导航模块用于通过由所述定位模块获取的所述移动机器人与预设正方向的当前夹角及当前位置坐标得到的所述移动机器人的移动路径确定目标速度，所述PLC模块用于通过所述目标速度控制所述移动机器人的各个所述驱动单元。

优选的，所述定位模块为设有位置检测模块的定位传感器。

优选的，所述定位模块包括含有多个定位算法包的计算单元；

所述计算单元的输入端和定位传感器连接，所述计算单元的输出端作为所述定位模块的输出端。

优选的，所述定位模块和所述导航模块设于一颗ARM Cortex-A系列的CPU内，所述PLC模块设于一颗ARM Cortex-M系列的CPU内。

优选的，所述定位传感器为导航激光或摄像头。

为解决上述技术问题，本实用新型还提供了一种移动机器人控制器的应用系统，包括如上述任意一项所述的移动机器人控制器，该应用系统还包括调度站；

所述调度站的输入端和所述定位模块的输出端连接，所述调度站的第一输出端和所述导航模块连接，所述调度站的第二输出端和所述PLC模块连接。

为解决上述技术问题，本实用新型还提供了一种移动机器人，包括如上述任意一项所述的移动机器人控制器。

本实用新型提供了一种移动机器人控制器，包括定位模块、导航模块、可编程逻辑控制器PLC模块，其中：定位模块的输出端和导航模块的输入端连接，导航模块的输出端和PLC模块的输入端连接，PLC模块的控制端和移动机器人的各个驱动单元连接；导航模块用于通过由定位模块获取的移动机器人与预设正方向的当前夹角及当前位置坐标得到的移动机器人的移动路径确定目标速度，PLC模块用于通过目标速度控制移动机器人的各个驱动单元。

可见，在实际应用中，采用本实用新型的方案，导航模块通过定位模块获取的移动机器人当前位置坐标及与预设正方向的当前夹角确定移动机器人在移动路径上的目标速度，PLC模块根据目标速度来控制移动机器人底盘的各个驱动单元，从而实现对移动机器人移动的控制，与现有技术相比，本实用新型不受移动机器人导航方式的限制，通用性强，适用范围广。

本实用新型还提供了一种移动机器人控制器的应用系统及移动机器人，具有和上述移动机器人控制器相同的有益效果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型所提供的一种移动机器人控制器的结构示意图；

图2为本实用新型所提供的另一种移动机器人控制器的结构示意图；

图3为本实用新型所提供的一种移动机器人控制器的应用系统的结构示意图。

具体实施方式

本实用新型的核心是提供一种移动机器人控制器与现有技术相比，本实用新型不受移动机器人导航方式的限制，通用性强，适用范围广；本实用新型的另一核心是提供一种移动机器人控制器的应用系统及移动机器人。

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

请参照图1，图1为本实用新型所提供的一种移动机器人控制器的结构示意图，包括定位模块1、导航模块2、可编程逻辑控制器PLC模块3，其中：

定位模块1的输出端和导航模块2的输入端连接，导航模块2的输出端和PLC模块3的输入端连接，PLC模块3的控制端和移动机器人的各个驱动单元连接；

导航模块2用于通过由定位模块1获取的移动机器人与预设正方向的当前夹角及当前位置坐标得到的移动机器人的移动路径确定目标速度，PLC模块3用于通过目标速度控制移动机器人的各个驱动单元。

具体的，定位模块1和导航模块2连接，定位模块1用于获取移动机器人当前位置的信息，当前位置的信息包括移动机器人在地图上的当前位置坐标以及移动机器人的当前姿态信息。当前位置坐标包括X轴坐标和Y轴坐标，一般的，可以将移动机器人看作地图上的一个质点，质点坐标即为移动机器人当前位置坐标，也可以将移动机器人看作一个方块或球，方块或球的中心点坐标即为移动机器人当前位置坐标；当前姿态信息是指移动机器人在该地图上和预设正方向的夹角θ，一般将Y轴方向作为预设正方向。

具体的，在该移动机器人控制器启动前，导航模块2会预先保存完整的地图数据，以及在该地图上的所有路线数据，每条路线数据中均包括移动机器人在该路线上移动所允许的最大速度。需要强调的是，本实用新型中移动机器人的移动路径可以是由导航模块2自身根据当前位置坐标、当前夹角及目标位置坐标、目标夹角得到的，也可以是由其他控制模块根据当前位置坐标、当前夹角及目标位置坐标、目标夹角进行计算并下发给导航模块2的，当然计算移动路径的方法并不是本实用新型的重点。在导航模块2确定了移动机器人的移动路径后，根据该移动路径上允许移动机器人移动的最大速度来确定移动机器人在该移动路径上移动的目标速度，目标速度一般还需要结合现场需要来设定，只要满足不大于最大速度的要求即可，当然，为了提高移动机器人的工作效率，也可以直接将该移动路径上所允许的最大速度作为移动机器人的目标速度。

可以理解的是，本实用新型在具体实现时，也可以将定位模块1及导航模块2直接封装成两个可以被PLC模块3调用的功能块。

可以理解的是，PLC模块3和移动机器人的驱动单元连接，PLC模块3根据导航模块2发送的目标速度计算出移动机器人各个驱动单元的转速，再根据转速控制驱动单元的控制器，因此，也可以将每个驱动单元的转速看作是该驱动单元所对应的驱动器的驱动参数，从而实现对移动机器人底盘的控制，完成移动机器人的移动。本实用新型所提供的移动机器人控制器在控制移动机器人的底盘时，不受导航方式的限制，提高了本实用新型的通用性。

本实用新型提供了一种移动机器人控制器，包括定位模块、导航模块、可编程逻辑控制器PLC模块，其中：定位模块的输出端和导航模块的输入端连接，导航模块的输出端和PLC模块的输入端连接，PLC模块的控制端和移动机器人的各个驱动单元连接；导航模块用于通过由定位模块获取的移动机器人与预设正方向的当前夹角及当前位置坐标得到的移动机器人的移动路径确定目标速度，PLC模块用于通过目标速度控制移动机器人的各个驱动单元。

可见，在实际应用中，采用本实用新型的方案，导航模块通过定位模块获取的移动机器人当前位置坐标及与预设正方向的当前夹角确定移动机器人在移动路径上的目标速度，PLC模块根据目标速度来控制移动机器人底盘的各个驱动单元，从而实现对移动机器人移动的控制，与现有技术相比，本实用新型不受移动机器人导航方式的限制，通用性强，适用范围广。

请参照图2，图2为本实用新型所提供的另一种移动机器人控制器的结构示意图，该移动机器人控制器在上述实施例的基础上：

作为一种优选的实施例，定位模块1包括含有多个定位算法包的计算单元；

计算单元的输入端和定位传感器连接，计算单元的输出端作为定位模块1的输出端。

作为一种优选的实施例，定位传感器为导航激光或摄像头。

具体的，考虑到部分传统的定位传感器(如导航激光或摄像头)需要通过配套的定位算法包来获取移动机器人当前位置的信息，不同的定位传感器有不同的定位算法包，因此，在移动机器人控制器正常工作前，预先将与移动机器人适配的定位传感器对应的定位算法包安装到定位模块1的计算单元中，从而使本实用新型中的定位模块1可以适配多种类型的定位传感器，当然，如何将定位算法包安装到计算单元中并不是本实用新型所要保护的重点。相应的，计算模块用于接入定位传感器，根据移动机器人当前配备的定位传感器来选择相应的定位算法包，然后由该定位算法包来计算移动机器人当前位置的信息。可以理解的是，通过不同的定位算法包来匹配不同的定位传感器，以完成移动机器人控制器的定位功能，扩宽了本实用新型所提供的移动机器人控制器的适用范围，降低了移动机器人控制器的定制性。

作为一种优选的实施例，所述定位模块1为设有位置检测模块的定位传感器。

具体的，定位模块1为自身具有位置检测功能的定位传感器，例如Sick Nav3xx系列的激光传感器、带二维码解码单元的摄像头模块等。Sick Nav3xx系列的激光传感器是一种新型的定位传感器，通过反光胶贴定位，提供360°高精度的周围环境轮廓数据(距离、角度及反射率)和反射胶贴位置数据，由反射胶贴的测量数据自动计算产生精确的反射胶贴坐标，以此直接计算出移动机器人的当前位置坐标及当前夹角。当然，为了使移动机器人在那些无法安装反射胶贴的场合运行，可以将轮廓数据和反射胶贴数据结合应用。将SickNav3xx系列的激光传感器作为本实用新型中的定位模块1，在一定程度上提高了定位的准确性，为更精确的确定移动机器人的移动路径提供了基础。另外，在使用二维码导航的移动机器人系统中，铺设于地面的二维码图标所含的信息包含了其位置信息，通过解析二维码的内容，即可获取移动机器人的当前位置坐标及当前夹角。因此带二维码解码单元的摄像头模块，也是一种可以直接给出当前位置信息的定位传感器。

当然，定位模块1除了可以为Sick Nav3xx系列的激光传感器或带二维码解码单元的摄像头模块，还可以为其他可以直接获取移动机器人当前位置坐标及当前夹角的装置，本实用新型在此不做限定。

综上，当移动机器人控制器采用设有位置检测模块的定位传感器时，由于这种定位传感器可以直接计算出移动机器人当前位置的信息，其自身就可以作为定位模块，独立实现移动机器人控制器的定位功能；而当移动机器人控制器采用普通的定位传感器(即不能直接计算出移动机器人当前位置的信息的定位传感器)时，那么此时定位模块1为配有计算单元的定位模块，通过计算单元中的定位算法包计算出移动机器人当前位置的信息，从而实现移动机器人控制器的定位功能，因此，工作人员可以根据实际工程需要来灵活的选择上述两种定位模块作为本实用新型中的定位模块1。

作为一种优选的实施例，定位模块1和导航模块2设于一颗ARM Cortex-A系列的CPU内，PLC模块3设于一颗ARM Cortex-M系列的CPU内。

具体的，本实用新型将移动机器人控制器分解为定位模块1、导航模块2和PLC模块3三部分，这三部分功能解耦、接口清晰且相互独立，这三个模块既可以在不同的CPU分别实现，也可以是在一颗多核CPU中的不同核心实现，还可以是在单颗CPU内的不同软件模块实现。作为一种优选的实施例，定位模块1及导航模块2在一颗ARM Cortex-A系列的CPU内实现，PLC模块3在一颗ARM Cortex-M系列的CPU内实现。

请参照图3，图3为本实用新型所提供的一种移动机器人控制器的应用系统的结构示意图，包括如上述任意一项的移动机器人控制器，该应用系统还包括调度站4；

调度站4的输入端和定位模块1的输出端连接，调度站4的第一输出端和导航模块2连接，调度站4的第二输出端和PLC模块3连接。

具体的，在仓储、物流、电力巡检等领域，一般都是由多个移动机器人来执行工作的，因此，在确定某一个移动机器人的移动路径时还要考虑其他移动机器人的移动路径，以避免相互碰撞的可能性。考虑到各个移动机器人由当前位置移动到目标位置时，部分移动机器人选择的移动路径可能会出现重合的情况，因此，本实用新型中的定位模块1，还会将移动机器人的当前位置信息及当前夹角发送至调度站4，由调度站4根据当前位置坐标、当前夹角及目标位置坐标、目标夹角进行计算得到该移动机器人的移动路径，并对各个移动机器人的移动路径进行统筹规划，然后再为各个移动机器人分配到达其各自对应的目标位置的移动路径，从而避免移动机器人之间出现碰撞。导航模块2接收由调度站4发送的移动路径，可以进一步提高移动机器人控制器的可靠性及安全性。

具体的，调度站4下发业务命令给PLC模块3，PLC模块3控制移动机器人的业务单元执行该业务命令，以实现对移动机器人业务单元的控制。

相应的，本实用新型还提供了一种移动机器人，包括如上述任意一项的移动机器人控制器。

对于本实用新型所提供的一种移动机器人的介绍请参照上述实施例，本实用新型在此不再赘述。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种移动机器人控制器，其特征在于，包括定位模块、导航模块、可编程逻辑控制器PLC模块，其中：

所述定位模块的输出端和所述导航模块的输入端连接，所述导航模块的输出端和所述PLC模块的输入端连接，所述PLC模块的控制端和所述移动机器人的各个驱动单元连接；

所述导航模块用于通过由所述定位模块获取的所述移动机器人与预设正方向的当前夹角及当前位置坐标得到的所述移动机器人的移动路径确定目标速度，所述PLC模块用于通过所述目标速度控制所述移动机器人的各个所述驱动单元。

2.根据权利要求1所述的移动机器人控制器，其特征在于，所述定位模块为设有位置检测模块的定位传感器。

3.根据权利要求1所述的移动机器人控制器，其特征在于，所述定位模块包括含有多个定位算法包的计算单元；

所述计算单元的输入端和定位传感器连接，所述计算单元的输出端作为所述定位模块的输出端。

4.根据权利要求1所述的移动机器人控制器，其特征在于，所述定位模块和所述导航模块设于一颗ARM Cortex-A系列的CPU内，所述PLC模块设于一颗ARM Cortex-M系列的CPU内。

5.根据权利要求3所述的移动机器人控制器，其特征在于，所述定位传感器为导航激光或摄像头。

6.一种移动机器人控制器的应用系统，其特征在于，包括如权利要求1-5任意一项所述的移动机器人控制器，该应用系统还包括调度站；

所述调度站的输入端和所述定位模块的输出端连接，所述调度站的第一输出端和所述导航模块连接，所述调度站的第二输出端和所述PLC模块连接。

7.一种移动机器人，其特征在于，包括如权利要求1-5任意一项所述的移动机器人控制器。