CN217575430U - 一种基于ros的智能搬运车 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于ROS的智能搬运车，包括：车体结构和智能驱动结构；其中，车体结构包括车身底板，所述车身底板的外部安装有四个万向轮支架，所述万向轮支架上活动连接有万向轮，所述车身底板的外部活动连接有两个驱动轮，所述车身底板上固定安装有两个伺服电机，所述伺服电机的输出轴端部安装有减速器，本实用新型中，通过IMU惯性导航原件和激光雷达的设置，可以对本申请所在的环境进行自主扫描，能够自主完成对陌生环境的地图构建，提高不同环境的适应性；通过工控机和运动控制卡等部件承载ROS操作系统，减少机器人开发过程的时间，通过触摸屏的设置，操作人员可以再触摸屏上查看地图信息和监控运行状况，加强了人机交互的效果。
Description
技术领域
本实用新型涉及机器人技术领域，具体为一种基于ROS的智能搬运车。
背景技术
ROS是面向机器人的开源的元操作系统，它能够提供类似操作系统所提供的功能，如硬件抽象描述、底层驱动程序管理共用功能的执行、进程间消息传递、程序发行包管理等。
目前ROS开发平台的种类非常有限，并且成本较高，开发速度也较慢，且现有的ROS智能搬运车中对陌生环境适应能力较差，为此，提出一种基于 ROS的智能搬运车。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种基于ROS的智能搬运车，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：一种基于ROS的智能搬运车，包括：车体结构和智能驱动结构；
其中，车体结构包括车身底板，所述车身底板的外部安装有四个万向轮支架，所述万向轮支架上活动连接有万向轮，所述车身底板的外部活动连接有两个驱动轮，所述车身底板上固定安装有两个伺服电机，所述伺服电机的输出轴端部安装有减速器，所述减速器的输出轴与所述驱动轮的外部固定连接；
其中，智能驱动结构包括多个激光雷达，多个所述激光雷达分别安装于多个所述万向轮支架上，一个所述万向轮支架上安装有显示器，所述车身底板上固定安装有IMU惯性导航原件，所述车身底板上固定安装有运动控制卡，所述车身底板上固定安装有工控机，所述车身底板上固定安装有伺服驱动器。
优选的，所述车身底板上活动连接有电源模块。
优选的，所述工控机位于一个所述激光雷达和所述显示器之。
优选的，所述万向轮通过转轴转动连接于所述万向轮支架上。
优选的，所述激光雷达、所述伺服驱动器、所述IMU惯性导航原件、所述运动控制卡、所述工控机和所述显示器均与所述电源模块电性连接。
优选的，所述运动控制卡位于所述电源模块的一侧。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
本实用新型中，通过IMU惯性导航原件和激光雷达的设置，可以对本申请所在的环境进行自主扫描，能够自主完成对陌生环境的地图构建，提高不同环境的适应性；
本实用新型中，通过工控机和运动控制卡等部件承载ROS操作系统，提高了机器人研发过程中软件的复用率并提供一个协作平台，减少机器人开发过程的时间；
本实用新型中，通过触摸屏的设置，操作人员可以再触摸屏上查看地图信息和监控运行状况，加强了人机交互的效果。
附图说明
图1为本实用新型的基于ROS的智能搬运车的结构示意图；
图2为本实用新型的基于ROS的智能搬运车中的侧视结构示意图；
图3为本实用新型的基于ROS的智能搬运车中的前视结构示意图。
图中：1、车身底板；2、驱动轮；3、万向轮；4、显示器；5、工控机； 6、伺服驱动器；7、伺服电机；8、减速器；9、IMU惯性导航原件；10、运动控制卡；11、电源模块；12、激光雷达；13、万向轮支架。
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。
请参阅图1-图3，本实用新型提供一种技术方案：
一种基于ROS的智能搬运车，包括：车体结构和智能驱动结构。
如图1-图2所示，车体结构的组成：车体结构包括车身底板1，车身底板1的外部安装有四个万向轮支架13，万向轮支架13上活动连接有万向轮3，车身底板1的外部活动连接有两个驱动轮2，车身底板1上固定安装有两个伺服电机7，伺服电机7的输出轴端部安装有减速器8，减速器8的输出轴与驱动轮2的外部固定连接。
如图1-图2所示，车体结构的原理：在车体结构中，通过车身底板1安装万向轮支架13，并通过万向轮支架13安装万向轮3，并通过启动两个伺服电机7配合减速器8带动驱动轮2进行转动，从而配合万向轮3带动车身底板1进行移动。
如图1-图3所示，智能驱动结构的组成：智能驱动结构包括多个激光雷达12，多个激光雷达12分别安装于多个万向轮支架13上，一个万向轮支架 13上安装有显示器4，车身底板1上固定安装有IMU惯性导航原件9，车身底板1上固定安装有运动控制卡10，车身底板1上固定安装有工控机5，车身底板1上固定安装有伺服驱动器6。
如图1-图3所示，智能驱动结构的原理：通过伺服驱动器6对两个伺服电机7进行驱动，同时配合工控机5、IMU惯性导航原件9、运动控制卡10和激光雷达12扫描外部环境，根据外部环境进行自适应式驱动。
为了对智能驱动结构中的各部件进行能源供给，车身底板1上活动连接有电源模块11，激光雷达12、伺服驱动器6、IMU惯性导航原件9、运动控制卡10、工控机5和显示器4均与电源模块11电性连接。
根据上述技术方案对本方案工作步骤进行总结梳理：在车身底板1的上方两个伺服电机7分别通过减速器8连接驱动轮2并安装在小车两侧，车身底板1的四角分别安装有万向轮支架13，万向轮支架13下方安装有万向轮3，车身底板1的上方安装有工控机5、IMU惯性导航原件9、电源模块11，两个激光雷达12安装在对角的两个万向轮支架13上。靠近工控机5的万向轮支架13上安装有显示器4，靠近伺服电机7的两侧装有伺服驱动器6，运动控制卡10安装在电源模块11一侧。
车身底板1为铝合金矩形底盘，重量轻，底板上的设备安装具有对称性，增加了车的稳定性，中间两个驱动轮2四周四个万向轮3的结构使车行驶更加灵活，并且增加了车的负重能力，用户可以根据使用情况在驱动轮2上方的支架上安装载重平台，实现货物的运输功能。
伺服驱动器6和运动控制卡10都与电源模块11连接，由电源模块11供电。运动控制卡10与工控机5连接，伺服驱动器6与运动控制卡10和伺服电机7连接，运动控制卡10接收工控机5的速度信息转换成脉冲信号，然后通过伺服驱动器6驱动伺服电机7进行运动，伺服电机7中均安装有光电编码器。
工控机5采用微型PC并且承载有Ubuntu18.04系统和ROS1Melodic版本，由电源模块11供电。激光雷达12和IMU惯性导航原件9通过串口与工控机5 连接。工控机5通过串口通信采集激光雷达12的点云数据、IMU提供的位姿信息和伺服电机7中光电编码器的里程计信息，并应用ROS中的基于雷达的 SLAM功能包，实现未知区域的地图构建。
伺服驱动器6和运动控制卡10都与电源模块11连接，由电源模块11供电。运动控制卡10与工控机5连接，伺服驱动器6与运动控制卡10和伺服电机7连接。运动控制卡10接收工控机5的速度信息转换成脉冲信号，然后通过伺服驱动器6驱动伺服电机7进行运动。
工控机5内拥有蓝牙模块和WIFI模块，蓝牙模块用来连接蓝牙鼠标键盘，通过运行工控机5中ROS系统里的键盘功能包，可以在建图过程中读取键盘信息，再将键盘信息转换成速度和角速度信息，从而控制小车到达指定区域建图，将工控机5连接到主机网络并将工控机5中ROS系统中的网络连接，这样就可以实现主机与小车的通信，在建图过程中实时监测建图效果。
运用工控机5中ROS系统的定位功能包，根据已经建好的精确地图和采集到的激光雷达12数据，小车可以完成在地图中的精确定位，为后面的路径规划提供精确的位置信息。
运用工控机5中ROS系统中的路径规划功能包，加载已经建好的精确地图并在地图中实现定位，可以通过主机或者带有触摸功能的显示器4设置目标点完成路径规划，智能小车在规划路径前往目标点的过程中，当激光雷达 12扫描到动态障碍物时，小车会重新规划路径来实现避障。
显示器4具有触摸功能，具有很好的人机交互的作用，可以手动设置小车的参数，并在上面手动设置终点，查看车的路径和运动状态。也可以根据客户需要，在界面中添加想要实现的功能，实际使用过程中可以通过触摸屏幕完成操作。
本实用新型中未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (6)
1.一种基于ROS的智能搬运车，其特征在于，包括：车体结构和智能驱动结构；
其中，车体结构包括车身底板(1)，所述车身底板(1)的外部安装有四个万向轮支架(13)，所述万向轮支架(13)上活动连接有万向轮(3)，所述车身底板(1)的外部活动连接有两个驱动轮(2)，所述车身底板(1)上固定安装有两个伺服电机(7)，所述伺服电机(7)的输出轴端部安装有减速器(8)，所述减速器(8)的输出轴与所述驱动轮(2)的外部固定连接；
其中，智能驱动结构包括多个激光雷达(12)，多个所述激光雷达(12)分别安装于多个所述万向轮支架(13)上，一个所述万向轮支架(13)上安装有显示器(4)，所述车身底板(1)上固定安装有IMU惯性导航原件(9)，所述车身底板(1)上固定安装有运动控制卡(10)，所述车身底板(1)上固定安装有工控机(5)，所述车身底板(1)上固定安装有伺服驱动器(6)。
2.根据权利要求1所述的一种基于ROS的智能搬运车，其特征在于：所述车身底板(1)上活动连接有电源模块(11)。
3.根据权利要求1所述的一种基于ROS的智能搬运车，其特征在于：所述工控机(5)位于一个所述激光雷达(12)和所述显示器(4)之间。
4.根据权利要求1所述的一种基于ROS的智能搬运车，其特征在于：所述万向轮(3)通过转轴转动连接于所述万向轮支架(13)上。
5.根据权利要求2所述的一种基于ROS的智能搬运车，其特征在于：所述激光雷达(12)、所述伺服驱动器(6)、所述IMU惯性导航原件(9)、所述运动控制卡(10)、所述工控机(5)和所述显示器(4)均与所述电源模块(11)电性连接。
6.根据权利要求5所述的一种基于ROS的智能搬运车，其特征在于：所述运动控制卡(10)位于所述电源模块(11)的一侧。
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