CN209674238U - 一种多感融合的高速高载重小车 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多感融合的高速高载重小车，具体涉及AGV技术领域，包括车体，所述车体内部开设有电控室，且车体内部靠近电控室上方开设有雷达安装室。本实用新型集成了激光雷达、超声波传感器、IMU九轴、2.4G接收器及高速高载的三相交流轮毂电机，其中使用高功率的三相交流轮毂电机，其内集成1024线光电编码器，控制精确高，节省空间，装配简单，使用树莓派作为控制主机，降低了制作成本，激光雷达可用来实现SLAM导航，能够自动蔽障规划新路径，可以设置多个导航目标地点，且具备行驶速度0‑15KM/H线性可调、线性电磁刹车、可原地调头的高机动灵活及载重量大的优点，具备较高的实际应用价值。

Description

一种多感融合的高速高载重小车

技术领域

本实用新型涉及AGV技术领域，更具体地说，本实用新型涉及一种多感融合的高速高载重小车。

背景技术

现有高载重的AGV小车是依靠磁条导航，起始点和终点固定，如果路径上有障碍物不能规划新路径，不能自动蔽障，移动速度慢，转弯半径大，基于ROS的激光雷达SLAM导航的小车，载重低不能搬运大件物品，还有一种基于多传感器融合的SLAM与避障的移动底盘电机轮子编码器是分离器件，组合在一起体积大，装配工艺复杂，主控制器使用的是工控机，成本较高。

实用新型内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本实用新型的实施例提供一种多感融合的高速高载重小车，通过集成了激光雷达、超声波传感器、三轴陀螺仪、三轴加速度计、三轴地磁计、2.4G接收器及高速高载的三相交流轮毂电机，其中使用高功率的三相交流轮毂电机，其内集成1024线光电编码器，控制精确高，声音小，能效高，将电机、轮毂、光电编码器集成到一起，节省空间，装配简单，采用电磁刹车器，可以省掉复杂的刹车系统，使用树莓派作为控制主机，降低了制作成本，激光雷达可用来实现SLAM导航，能够自动蔽障规划新路径，可以设置多个导航目标地点，且具备行驶速度0-15KM/H线性可调、线性电磁刹车、可原地调头的高机动灵活及载重量大的优点，具备较高的实际应用价值，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种多感融合的高速高载重小车，包括车体，所述车体内部开设有电控室，且车体内部靠近电控室上方开设有雷达安装室，所述车体下表面沿竖直方向上设置有支架，所述车体前表面固设有一组RPi摄像头，且车体四周分别按照有一组超声波传感器，所述电控室内部安装有锂电池，所述锂电池一侧设置有2.4G接收器，所述2.4G接收器一侧设置有IMU九轴，所述IMU九轴一侧设置有STM32F407驱动板，所述STM32F407驱动板一侧设置有树莓派，所述树莓派一侧设置有伺服电机驱动器，所述伺服电机驱动器两端分别安装有一组三相交流轮毂电机，所述雷达安装室内部设置有激光雷达。

在一个优选地实施方式中，所述支架下方设置有万向轮，所述万向轮一侧贴合设置有电磁刹车器。

在一个优选地实施方式中，所述IMU九轴包括有三轴陀螺仪、三轴加速度计以及三轴地磁计。

在一个优选地实施方式中，所述激光雷达、RPi摄像头及超声波传感器的输出端与树莓派相连接。

在一个优选地实施方式中，所述STM32F407驱动板上设置有I2C接口、CAN接口、USB接口及脉冲信号捕捉接口四组接口，一组所述I2C接口与IMU九轴相连接，一组所述CAN接口与伺服电机驱动器相连接，一组所述USB接口与树莓派相连接，一组所述脉冲信号捕捉接口与2.4G接收器相连接。

在一个优选地实施方式中，所述STM32F407驱动板连接端与伺服电机驱动器相连接，所述伺服电机驱动器连接端与三相交流轮毂电机相连接。

在一个优选地实施方式中，所述树莓派通过WIFI与远程电脑相连接。

在一个优选地实施方式中，所述三相交流轮毂电机的驱动电压为350W，所述三相交流轮毂电机内部集成有1024线光电编码器。

在一个优选地实施方式中，所述车体上表面设置有防滑垫，所述防滑垫上表面设置有防滑凸起，所述车体上方设置有急停按钮。

本实用新型的技术效果和优点：

本实用新型中集成了激光雷达、超声波传感器、三轴陀螺仪、三轴加速度计、三轴地磁计、2.4G接收器及高速高载的三相交流轮毂电机，其中使用高功率的三相交流轮毂电机，其内集成1024线光电编码器，控制精确高，声音小，能效高，将电机、轮毂、光电编码器集成到一起，节省空间，装配简单，采用电磁刹车器，可以省掉复杂的刹车系统，使用树莓派作为控制主机，降低了制作成本，激光雷达可用来实现SLAM导航，能够自动蔽障规划新路径，可以设置多个导航目标地点，且具备行驶速度0-15KM/H线性可调、线性电磁刹车、可原地调头的高机动灵活及载重量大的优点，具备较高的实际应用价值。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图。

图2为本实用新型中电控室的内部结构示意图。

图3为本实用新型图1中A部分的放大结构示意图。

图4为本实用新型的系统图。

图5为本实用新型IMU九轴的单元图。

附图标记为：1车体、2电控室、3雷达安装室、4万向轮、5支架、6电磁刹车器、7锂电池、8 2.4G接收器、9IMU九轴、91三轴陀螺仪、92三轴加速度计、93三轴地磁计、10STM32F407驱动板、11树莓派、12三相交流轮毂电机、13伺服电机驱动器、14激光雷达、15RPi摄像头、16超声波传感器。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅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。

如附图1-5所示的一种多感融合的高速高载重小车，包括车体1，所述车体1内部开设有电控室2，且车体1内部靠近电控室2上方开设有雷达安装室3，所述车体1下表面沿竖直方向上设置有支架5，所述车体1前表面固设有一组RPi摄像头15，且车体1四周分别按照有一组超声波传感器16，所述电控室2内部安装有锂电池7，所述锂电池7一侧设置有2.4G接收器8，所述2.4G接收器8一侧设置有IMU九轴9，所述IMU九轴9一侧设置有STM32F407驱动板10，所述STM32F407驱动板10一侧设置有树莓派11，所述树莓派11一侧设置有伺服电机驱动器13，所述伺服电机驱动器13两端分别安装有一组三相交流轮毂电机12，所述雷达安装室3内部设置有激光雷达14；

所述支架5下方设置有万向轮4，所述万向轮4一侧贴合设置有电磁刹车器6；

所述IMU九轴9包括有三轴陀螺仪91、三轴加速度计92以及三轴地磁计93，所述IMU九轴9使用芯片为ITG3205+ADXL345+HMC5883L，集成了三轴陀螺仪91(测量角速度)得到小车的姿态，三轴加速度计92(测量X,Y,Z轴的加速度)得到小车的速度和位移，三轴地磁计93提供计绝对的指向，可纠正三轴陀螺仪91和三轴加速度计92长时间积分累计的误差；

所述激光雷达14、RPi摄像头15及超声波传感器16的输出端与树莓派11相连接；

所述STM32F407驱动板10上设置有I2C接口、CAN接口、USB接口及脉冲信号捕捉接口四组接口，一组所述I2C接口与IMU九轴9相连接，一组所述CAN接口与伺服电机驱动器13相连接，一组所述USB接口与树莓派11相连接，一组所述脉冲信号捕捉接口与2.4G接收器8相连接；

所述STM32F407驱动板10连接端与伺服电机驱动器13相连接，所述伺服电机驱动器13连接端与三相交流轮毂电机12相连接；

所述树莓派11通过WIFI与远程电脑相连接，所述树莓派11为整体的计算单元，安装UBANTU16.04+ROS，融合激光雷达14数据，超声波传感器16数据，RPi摄像头15数据，减小误差，对车体1的运行姿态进行计算，控制三相交流轮毂电机12动作，也可将拍摄的画面传送给远端的监视机上；

所述三相交流轮毂电机12的驱动电压为350W，所述三相交流轮毂电机12内部集成有1024线光电编码器；

所述车体1上表面设置有防滑垫，所述防滑垫上表面设置有防滑凸起，所述车体1上方设置有急停按钮。

实施方式具体为：本实用新型转动STM32F407驱动板10上设置有I2C接口、CAN接口、USB接口及脉冲信号捕捉接口四组接口，I2C接口与IMU九轴9相连接，解算IMU九轴9信息，计算小车姿态，CAN接口与伺服电机驱动器13相连接，准确控制左右三相交流轮毂电机12的速度和方向，获取左右三相交流轮毂电机12的转速和里程信息，USB接口与树莓派11相连接，将车体1的运行姿态、里程等信息上传给树莓派11，并接收树莓派11下发的控制命令，脉冲信号捕捉接口与2.4G接收器8相连接，用来通过遥控器人工控制车体1前进、后退、转向、车速，其中车体1上配有的2个350W三相交流轮毂电机12，内部集成1024线光电编码器，可实现精准的转速反馈，获取里程计，独立控制构成差速驱动系统，改变两个万向轮4的转速可实现直线前进、后退、转弯、原地调头和旋转等操作，具备集成度高、体积小、能效高、静音小、扭力大的特点，并且由超声波传感器16检测到小车前后左右障碍物的距离，将数据传到STM32F407驱动板10上，用于因激光雷达14安装位置而扫不到的盲区进行检测，其中激光雷达14则是通过USB接口连接到树莓派11运行ROS功能包gmapping实现激光雷达14建图，融合摄像头图像，可以识别障碍物种类和测量其距离，从而规划路径和避障，RPi摄像头15直接连接到树莓派11上的camera接口，用于树莓派11导航时识别障碍物，和记录视频图像。

本实用新型工作原理：

参照说明书附图1-5，该设计集成了激光雷达14、超声波传感器16、三轴陀螺仪91、三轴加速度计92、三轴地磁计93、2.4G接收器8及高速高载的三相交流轮毂电机12，其中使用高功率的三相交流轮毂电机12，其内集成1024线光电编码器，控制精确高，声音小，能效高，将电机、轮毂、光电编码器集成到一起，节省空间，装配简单，采用电磁刹车器6，可以省掉复杂的刹车系统，使用树莓派11作为控制主机，降低了制作成本，激光雷达14可用来实现SLAM导航，能够自动蔽障规划新路径，可以设置多个导航目标地点，且具备行驶速度0-15KM/H线性可调、线性电磁刹车、可原地调头的高机动灵活及载重量大的优点，具备较高的实际应用价值。

最后应说明的几点是：首先，在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变，则相对位置关系可能发生改变；

其次：本实用新型公开实施例附图中，只涉及到与本公开实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计，在不冲突情况下，本实用新型同一实施例及不同实施例可以相互组合；

最后：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种多感融合的高速高载重小车，包括车体(1)，其特征在于：所述车体(1)内部开设有电控室(2)，且车体(1)内部靠近电控室(2)上方开设有雷达安装室(3)，所述车体(1)下表面沿竖直方向上设置有支架(5)，所述车体(1)前表面固设有一组RPi摄像头(15)，且车体(1)四周分别按照有一组超声波传感器(16)，所述电控室(2)内部安装有锂电池(7)，所述锂电池(7)一侧设置有2.4G接收器(8)，所述2.4G接收器(8)一侧设置有IMU九轴(9)，所述IMU九轴(9)一侧设置有STM32F407驱动板(10)，所述STM32F407驱动板(10)一侧设置有树莓派(11)，所述树莓派(11)一侧设置有伺服电机驱动器(13)，所述伺服电机驱动器(13)两端分别安装有一组三相交流轮毂电机(12)，所述雷达安装室(3)内部设置有激光雷达(14)。

2.根据权利要求1所述的一种多感融合的高速高载重小车，其特征在于：所述支架(5)下方设置有万向轮(4)，所述万向轮(4)一侧贴合设置有电磁刹车器(6)。

3.根据权利要求1所述的一种多感融合的高速高载重小车，其特征在于：所述IMU九轴(9)包括有三轴陀螺仪(91)、三轴加速度计(92)以及三轴地磁计(93)。

4.根据权利要求1所述的一种多感融合的高速高载重小车，其特征在于：所述激光雷达(14)、RPi摄像头(15)及超声波传感器(16)的输出端与树莓派(11)相连接。

5.根据权利要求1所述的一种多感融合的高速高载重小车，其特征在于：所述STM32F407驱动板(10)上设置有I2C接口、CAN接口、USB接口及脉冲信号捕捉接口四组接口，一组所述I2C接口与IMU九轴(9)相连接，一组所述CAN接口与伺服电机驱动器(13)相连接，一组所述USB接口与树莓派(11)相连接，一组所述脉冲信号捕捉接口与2.4G接收器(8)相连接。

6.根据权利要求1所述的一种多感融合的高速高载重小车，其特征在于：所述STM32F407驱动板(10)连接端与伺服电机驱动器(13)相连接，所述伺服电机驱动器(13)连接端与三相交流轮毂电机(12)相连接。

7.根据权利要求1所述的一种多感融合的高速高载重小车，其特征在于：所述树莓派(11)通过WIFI与远程电脑相连接。

8.根据权利要求1所述的一种多感融合的高速高载重小车，其特征在于：所述三相交流轮毂电机(12)的驱动电压为350W，所述三相交流轮毂电机(12)内部集成有1024线光电编码器。

9.根据权利要求1所述的一种多感融合的高速高载重小车，其特征在于：所述车体(1)上表面设置有防滑垫，所述防滑垫上表面设置有防滑凸起，所述车体(1)上方设置有急停按钮。