RU209590U1

RU209590U1 - Mobile robot controller

Info

Publication number: RU209590U1
Application number: RU2021122819U
Authority: RU
Inventors: Сергей Константинович Киселев; Чан Ван Туан
Priority date: 2021-07-29
Filing date: 2021-07-29
Publication date: 2022-03-17

Abstract

Полезная модель относится к области управления мобильными робототехническими комплексами. Устройство содержит приемник ГЛОНАСС/GPS, ультразвуковой и инфракрасный датчики расстояния до препятствий, подключенные через многоканальный аналого-цифровой преобразователь к соответствующему входу микроконтроллера, к другим входам которого подключены соответственно видеокамера через схему обработки данных видеокамеры и энергонезависимая память, при этом выход микроконтроллера соединен со схемой управления электродвигателями движения. Устройство снабжено блоком выбора режима управления, состоящим из блока моделирования, блока оценки достоверности навигационных данных и ключевого устройства, при этом выход приемника ГЛОНАСС/GPS параллельно подключен ко входу блока оценки достоверности навигационных данных и первому входу ключевого устройства, ко второму входу которого подключен выход блока моделирования, вход блока моделирования соединен с упомянутым выходом микроконтроллера, а управляющий вход ключевого устройства подключен к выходу блока оценки достоверности навигационных данных, причем выход ключевого устройства соединен с соответствующим входом микроконтроллера. Использование полезной модели позволяет достичь упрощения системы с обеспечением заданной точности и надежность управления движением. 1 ил.The utility model relates to the field of control of mobile robotic systems. The device contains a GLONASS/GPS receiver, ultrasonic and infrared obstacle distance sensors connected via a multichannel analog-to-digital converter to the corresponding input of the microcontroller, to the other inputs of which, respectively, a video camera is connected through the video camera data processing circuit and non-volatile memory, while the output of the microcontroller is connected to the circuit driving motor control. The device is equipped with a control mode selection unit, consisting of a modeling unit, a navigation data reliability assessment unit and a key device, while the output of the GLONASS/GPS receiver is connected in parallel to the input of the navigation data reliability assessment unit and the first input of the key device, to the second input of which the output of the unit is connected simulation, the input of the simulation unit is connected to the mentioned output of the microcontroller, and the control input of the key device is connected to the output of the block for evaluating the reliability of navigation data, and the output of the key device is connected to the corresponding input of the microcontroller. The use of the utility model makes it possible to achieve a simplification of the system while ensuring the specified accuracy and reliability of motion control. 1 ill.

Description

Полезная модель относится к области управления мобильными робототехническими комплексами, в частности наземными мобильными роботами.The utility model relates to the field of control of mobile robotic systems, in particular ground mobile robots.

Известны мобильные роботы «Инженер» производства компании «Сервосила» (Режим доступа: https://www.servosila.com/media/doc-ru/Servosila-Mobile-Robots-Engineer-Brochure-Rus.pdf (дата обращения 27.04.2021)). В системе навигационного управления которых используются лазерный сканер, инерциальные датчики (инерциальный измерительный модуль 6D0F IMU, состоящий из одного трехосного микромеханического акселерометра и трех одноосных микромеханических гироскопов), датчики одометрии, система стереозрения и приемник спутниковой навигации. При этом лазерный сканер и система стереозрения предназначены для обнаружения препятствий и корректировки траектории движения для избегания столкновений с ними.Known mobile robots "Engineer" manufactured by the company "Servosila" (access mode: https://www.servosila.com/media/doc-ru/Servosila-Mobile-Robots-Engineer-Brochure-Rus.pdf (accessed 27.04.2021 )). The navigation control system of which uses a laser scanner, inertial sensors (6D0F IMU inertial measurement module, consisting of one three-axis micromechanical accelerometer and three single-axis micromechanical gyroscopes), odometry sensors, a stereo vision system and a satellite navigation receiver. At the same time, the laser scanner and the stereo vision system are designed to detect obstacles and adjust the trajectory of movement to avoid collisions with them.

Для определения текущего положения робота в пространстве и управления движением по заданной траектории используются инерциальные датчики, датчики одометрии, приемник спутниковой навигации.To determine the current position of the robot in space and control movement along a given trajectory, inertial sensors, odometry sensors, and a satellite navigation receiver are used.

Недостатком системы управления мобильным роботом «Инженер» является использование нескольких датчиков для определения положения робота в пространстве, что приводит к росту стоимости, габаритов, энергопотребления, сложности системы.The disadvantage of the control system of the mobile robot "Engineer" is the use of several sensors to determine the position of the robot in space, which leads to an increase in cost, dimensions, power consumption, and system complexity.

Известен модуль системы управления мобильным роботом (патент на полезную модель РФ RU 192180 U1 от 05.09.2019 г., B25J 13/00 (2019.05); G05D 1/00 (2019.05)), принятый за прототип, который содержит схему преобразователя напряжения электропитания, схему микроконтроллера, схему энергонезависимой памяти, схему приемопередатчика, схему управления электродвигателями, схему приемника ГЛОНАСС/GPS, схему электронного компаса, схему одометра, схему гироскопа, схему датчика ускорения, схему обработки данных видеокамеры, видеокамеру, схему многоканального аналого-цифрового преобразователя, инфракрасный датчик расстояния, ультразвуковой датчик расстояния.A known module of the mobile robot control system (utility model patent RF RU 192180 U1 dated 09/05/2019, B25J 13/00 (2019.05); G05D 1/00 (2019.05)), adopted as a prototype, which contains a power supply voltage converter circuit, microcontroller circuit, non-volatile memory circuit, transceiver circuit, electric motor control circuit, GLONASS/GPS receiver circuit, electronic compass circuit, odometer circuit, gyroscope circuit, acceleration sensor circuit, video camera data processing circuit, video camera, multi-channel analog-to-digital converter circuit, infrared sensor distance, ultrasonic distance sensor.

Устройство предназначено для решения задачи управления движением робота в заданном направлении с заданной средней скоростью с избеганием столкновения с препятствиями в недетерминированном пространстве.The device is designed to solve the problem of controlling the movement of a robot in a given direction with a given average speed while avoiding collision with obstacles in a non-deterministic space.

Инфракрасный датчик расстояния и ультразвуковой датчик расстояния используются в мобильном роботе для определения расстояния до препятствия.An infrared distance sensor and an ultrasonic distance sensor are used in the mobile robot to determine the distance to an obstacle.

Для определения положения робота в пространстве и управления движением робота в заданном направлении с заданной скоростью в прототипе используются несколько датчиков: приемник ГЛОНАСС/GPS, электронный компас, одометр, гироскоп, датчик ускорения.To determine the position of the robot in space and control the movement of the robot in a given direction at a given speed, the prototype uses several sensors: a GLONASS/GPS receiver, an electronic compass, an odometer, a gyroscope, an acceleration sensor.

Известно, что навигационные параметры (координаты положения робота в пространстве, его линейная скорость и ускорение), полученные с помощью приемника ГЛОНАСС/GPS достаточны для управления движением робота, не имеют тенденции к накоплению погрешностей, имеют высокую точность, но подвержены помехам и потере сигнала [Матвеев В.В., Распопов В.Я. Основы построения бесплатформенных инерциальных навигационных систем. СПб.: Электроприбор, 2009. С. 147-148]. Поэтому для обеспечения помехозащищенности и надежности системы управления в прототипе реализован принцип аппаратурной избыточности - для определения навигационных параметров используются несколько датчиков, работающих на различных физических принципах.It is known that the navigation parameters (the position of the robot in space, its linear speed and acceleration) obtained using the GLONASS/GPS receiver are sufficient to control the movement of the robot, do not tend to accumulate errors, have high accuracy, but are subject to interference and signal loss [ Matveev V.V., Raspopov V.Ya. Fundamentals of construction of strapdown inertial navigation systems. St. Petersburg: Elektropribor, 2009. S. 147-148]. Therefore, to ensure noise immunity and reliability of the control system, the prototype implements the principle of hardware redundancy - to determine the navigation parameters, several sensors operating on different physical principles are used.

Недостатком прототипа является использование в системе управления избыточного числа датчиков. Это приводит к росту стоимости, габаритов, энергопотребления, сложности системы, что нежелательно на небольшом подвижном объекте.The disadvantage of the prototype is the use of an excessive number of sensors in the control system. This leads to an increase in cost, dimensions, power consumption, and system complexity, which is undesirable for a small moving object.

Технической проблемой, на решение которой направлена полезная модель, является создание точного, помехозащищенного и надежного устройства управления мобильным роботом.The technical problem to be solved by the utility model is the creation of an accurate, noise-proof and reliable control device for a mobile robot.

Технический результат - упрощение устройства путем создания аппаратурно-безызбыточного устройства с минимальными энергопотреблением, стоимостью, габаритами, без снижения точности, помехозащищенности и надежности управления движением наземного робота.EFFECT: simplification of the device by creating a non-redundant hardware device with minimal power consumption, cost, dimensions, without reducing the accuracy, noise immunity and reliability of ground robot motion control.

Указанный технический результат при осуществлении полезной модели достигается тем, что известное устройство управления мобильным роботом состоит из ультразвукового датчика расстояния и инфракрасного датчика расстояния, подключенных к многоканальному аналого-цифровому преобразователю, видеокамеры, подключенной к схеме обработки данных видеокамеры, приемника ГЛОНАСС/GPS, микроконтроллера к которому подключены энергонезависимая память, схема управления электродвигателями, многоканальный аналого-цифровой преобразователь, схема обработки данных видеокамеры.The specified technical result in the implementation of the utility model is achieved by the fact that the well-known mobile robot control device consists of an ultrasonic distance sensor and an infrared distance sensor connected to a multi-channel analog-to-digital converter, a video camera connected to the video camera data processing circuit, a GLONASS / GPS receiver, a microcontroller to to which non-volatile memory, a motor control circuit, a multichannel analog-to-digital converter, a video camera data processing circuit are connected.

Отличительной особенностью является то, что оно содержит программно-аппаратный блок выбора режима управления, состоящий из блока моделирования, блока оценки достоверности навигационных данных и ключевого устройства, при этом выход приемника ГЛОНАСС/GPS параллельно подключен ко входу блока оценки достоверности навигационных данных и первому входу ключевого устройства, ко второму входу ключевого устройства подключен выход блока моделирования, на вход которого подключен выход микроконтроллера на схему управления двигателями, на управляющий вход ключевого устройства подключен выход блока оценки достоверности навигационных данных, а выход ключевого устройства подключен к микроконтроллеру системы.A distinctive feature is that it contains a hardware-software control mode selection unit, consisting of a modeling unit, a navigation data reliability assessment unit and a key device, while the output of the GLONASS/GPS receiver is connected in parallel to the input of the navigation data reliability assessment unit and the first input of the key device. device, the output of the simulation unit is connected to the second input of the key device, to the input of which the output of the microcontroller to the motor control circuit is connected, the output of the navigation data reliability assessment unit is connected to the control input of the key device, and the output of the key device is connected to the system microcontroller.

При этом отличием является также то, что аппаратная часть блока выбора режима управления может быть реализована на микроконтроллере устройства.At the same time, the difference is also that the hardware part of the control mode selection unit can be implemented on the microcontroller of the device.

На фигуре представлена структурная схема технического решения.The figure shows a block diagram of the technical solution.

Полезная модель содержит ультразвуковой датчик расстояния 1 и инфракрасный датчик расстояния 2, подключенные к многоканальному аналого-цифровому преобразователю 3. Многоканальный аналого-цифровой преобразователь 3 преобразует аналоговые сигналы, поступающие с инфракрасного датчика расстояния 2 и ультразвукового датчика расстояния 1, в цифровую форму и передает их в микроконтроллер 4. Инфракрасный датчик расстояния 2 и ультразвуковой датчик расстояния 1 используются в мобильном роботе для определения расстояния до препятствия.The utility model contains an ultrasonic distance sensor 1 and an infrared distance sensor 2 connected to a multi-channel analog-to-digital converter 3. The multi-channel analog-to-digital converter 3 converts the analog signals coming from the infrared distance sensor 2 and the ultrasonic distance sensor 1 into digital form and transmits them into the microcontroller 4. The infrared distance sensor 2 and the ultrasonic distance sensor 1 are used in the mobile robot to determine the distance to an obstacle.

Видеокамера 5 подключена к схеме обработки данных видеокамеры 6 и передает кадры видеоизображения в схему обработки данных видеокамеры 6, где они обрабатываются и анализируются. Результаты анализа передаются в микроконтроллер 4.The video camera 5 is connected to the data processing circuit of the video camera 6 and transmits the video image frames to the data processing circuit of the video camera 6 where they are processed and analyzed. The analysis results are transmitted to the microcontroller 4.

Микроконтроллер 4 передает схеме управления электродвигателями 7 цифровые сигналы, задающие требуемые скорости и направления вращения электродвигателей робота.The microcontroller 4 transmits digital signals to the electric motor control circuit 7 that set the required speeds and directions of rotation of the robot's electric motors.

Энергонезависимая память 8 предназначена для хранения в цифровом виде данных для настройки устройства и программ управления движением робота и подключена к микроконтроллеру 4 системы. Данные и программы, содержащиеся в энергонезависимой памяти 8, загружаются в оперативную память микроконтроллера 4 по мере необходимости. Данные и программы в энергонезависимой памяти 8 могут быть изменены микроконтроллером 4.Non-volatile memory 8 is intended for digital storage of data for setting up the device and programs for controlling the movement of the robot and is connected to the microcontroller 4 of the system. The data and programs contained in the non-volatile memory 8 are loaded into the RAM of the microcontroller 4 as needed. Data and programs in the non-volatile memory 8 can be changed by the microcontroller 4.

Приемник ГЛОНАСС/GPS 9 получает значения текущих географических координат - широту и долготу, которые необходимы для определения положения робота в пространстве с целью управления его движением в заданном направлении с заданной скоростью.The GLONASS/GPS 9 receiver receives the values of the current geographic coordinates - latitude and longitude, which are necessary to determine the position of the robot in space in order to control its movement in a given direction at a given speed.

Микроконтроллер 4 устройства выполняет функции сбора и обработки информации, поступающей от других элементов системы. На основании этой информации микроконтроллер 4 определяет положение робота, расстояние между роботом и возможными препятствиями и осуществляет управление электродвигателями робота таким образом, чтобы обеспечить перемещение робота в заданном направлении с заданной средней скоростью, избегая столкновения с препятствиями.The microcontroller 4 of the device performs the functions of collecting and processing information from other elements of the system. Based on this information, the microcontroller 4 determines the position of the robot, the distance between the robot and possible obstacles, and controls the robot's electric motors in such a way as to ensure that the robot moves in a given direction at a given average speed, avoiding collision with obstacles.

Программно-аппаратный блок выбора режима управления 10 получает данные о текущих координатах робота с приемника ГЛОНАСС/GPS 9 и данные цифровых сигналов, передаваемых с микроконтроллера 4 на схему управления электродвигателями 7, определяющих скорость и направлении вращения электродвигателей робота. Аппаратная часть блока выбора режима управления 10 состоит из микроконтроллера, с требуемыми для принятия указанных сигналов универсальными цифровыми портами. Блок выбора режима управления 10 передает результаты определения координат робота в микроконтроллер 4 системы.The software-hardware block for selecting the control mode 10 receives data on the current coordinates of the robot from the GLONASS/GPS receiver 9 and data of digital signals transmitted from the microcontroller 4 to the motor control circuit 7, which determine the speed and direction of rotation of the robot's motors. The hardware part of the control mode selection block 10 consists of a microcontroller with the universal digital ports required to receive the indicated signals. The control mode selection block 10 transmits the results of determining the coordinates of the robot to the microcontroller 4 of the system.

Блок оценки достоверности навигационных данных 11, на который поступают данные с приемника ГЛОНАСС/GPS 9, программно реализует один из известных алгоритмов внутреннего контроля целостность навигационных данных (Receiver Autonomous Integrity Monitoring, RAIM), например, это может быть алгоритм, описанный в работе Грошев А.В., Фролова О.А. Помехоустойчивый адаптивно-робастный алгоритм контроля данных в комплексной инерциально-спутниковой навигационной системе // Управление большими системами: сборник трудов. Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН. Москва: 2018. Выпуск 74. С. 63-80, который позволяет определять различные виды нарушений, целостность навигационных данных, вызванные сбоями и помехами в навигационных данных приемника ГЛОНАСС/GPS 9.The block for evaluating the reliability of navigation data 11, which receives data from the GLONASS / GPS receiver 9, programmatically implements one of the well-known internal control algorithms for the integrity of navigation data (Receiver Autonomous Integrity Monitoring, RAIM), for example, it can be the algorithm described in Groshev A. .V., Frolova O.A. Noise-immune adaptive-robust data control algorithm in a complex inertial-satellite navigation system // Management of large systems: collection of works. Institute of Management Problems. V.A. Trapeznikov RAS. Moscow: 2018. Issue 74. P. 63-80, which allows you to determine various types of violations, the integrity of navigation data caused by failures and interference in the navigation data of the GLONASS / GPS 9 receiver.

Результатом работы блока оценки достоверности навигационных данных 11 является подача на управляющий вход ключевого устройства 12 сигнала подтверждающего достоверность данных с приемника ГЛОНАСС/GPS 9 - "да", или сигнала недостоверности этих данных - "нет". В зависимости от значения этого сигнала на управляющем входе, ключевое устройство 12 передает на микроконтроллер 4 системы либо данные о текущих координатах робота, полученные с приемника ГЛОНАСС/GPS 9 (когда сигнал с блока оценки достоверности навигационных данных 11 имеет значение "да", подтверждающее достоверность данных с приемника ГЛОНАСС/GPS 9), либо данные о координатах робота, вычисленных в блоке моделирования 13 по данным цифровых сигналов с микроконтроллера 4, задающих скорости и направления вращения электродвигателей робота (когда сигнал с блока оценки достоверности навигационных данных 11 имеет значение "нет" недостоверности данных с приемника ГЛОНАСС/GPS 9). Блок моделирования 13 программно реализует модель движения робота, описывающую его движение на координатной плоскости при приложении к электродвигателям управляющих напряжений, заданных цифровыми сигналами с микроконтроллера 4, например, описанную в книге Власов С.М., Бойков В.И., Быстрое С.В., Григорьев В.В. Бесконтактные средства локальной ориентации роботов. - СПб: Университет ИТМО, 2017. С. 29-31.The result of the operation of the block for evaluating the reliability of navigation data 11 is the supply to the control input of the key device 12 of a signal confirming the validity of the data from the GLONASS/GPS 9 receiver - "yes", or the signal of unreliability of these data - "no". Depending on the value of this signal at the control input, the key device 12 transmits to the microcontroller 4 of the system either data on the current coordinates of the robot received from the GLONASS/GPS receiver 9 (when the signal from the navigation data reliability evaluation unit 11 is "yes", confirming the reliability data from the GLONASS/GPS receiver 9), or data on the coordinates of the robot, calculated in the simulation unit 13 according to digital signals from the microcontroller 4, which set the speed and direction of rotation of the robot's electric motors (when the signal from the navigation data reliability assessment unit 11 is "no" unreliability of data from the GLONASS/GPS receiver 9). Simulation block 13 programmatically implements a robot movement model that describes its movement on the coordinate plane when control voltages are applied to the electric motors, given by digital signals from the microcontroller 4, for example, described in the book Vlasov S.M., Boikov V.I., Bystry S.V. ., Grigoriev V.V. Non-contact means of local orientation of robots. - St. Petersburg: ITMO University, 2017. S. 29-31.

Устройство управления мобильным роботом работает следующим образом. При включении системы микроконтроллер 4 загружает данные и программы из энергонезависимой памяти 8 в оперативную память микроконтроллера 4. Эти данные содержат информацию о требуемой траектории движения робота (либо, как минимум, информацию о координатах точки, куда робот должен двигаться). Приемник ГЛОНАСС/GPS 9 получает данные о текущих координатах робота. По информации о требуемой траектории движения робота и о его текущих координатах микроконтроллер 4 вычисляет управляющие сигналы, которые задают требуемые скорости и направления вращения электродвигателей робота и передает их на схему управления электродвигателями 7. Робот начинает движение. В общем случае, управляющие сигналы формируются микроконтроллером 4 таким образом, чтобы текущие координаты робота, постоянно определяемые приемником ГЛОНАСС/GPS 9 при движении робота, стремились к координатам требуемой траектории.The mobile robot control device operates as follows. When the system is turned on, the microcontroller 4 loads data and programs from non-volatile memory 8 into the RAM of the microcontroller 4. This data contains information about the required trajectory of the robot (or, at least, information about the coordinates of the point where the robot should move). The GLONASS/GPS 9 receiver receives data on the current coordinates of the robot. Based on information about the required trajectory of the robot and its current coordinates, the microcontroller 4 calculates control signals that set the required speeds and directions of rotation of the robot's electric motors and transmits them to the electric motor control circuit 7. The robot starts moving. In the general case, the control signals are generated by the microcontroller 4 in such a way that the current coordinates of the robot, constantly determined by the GLONASS/GPS receiver 9 when the robot moves, tend to the coordinates of the required trajectory.

Если при движении робота с инфракрасного датчика расстояния 2 и/или ультразвукового датчика расстояния 1 и/или по данным анализа кадров видеоизображения с видеокамеры 5 получена информация о наличии препятствия, мешающего роботу двигаться по требуемой траектории движения, то координаты требуемой траектории движения изменяются таким образом, чтобы избежать столкновения робота с препятствием.If during the movement of the robot from the infrared distance sensor 2 and/or the ultrasonic distance sensor 1 and/or according to the analysis of video frames from the video camera 5, information is received about the presence of an obstacle that prevents the robot from moving along the required movement trajectory, then the coordinates of the required movement trajectory change in such a way that to avoid the robot colliding with an obstacle.

При движении робота достоверность координат, получаемых приемником ГЛОНАСС/GPS 9, постоянно определяется блоком оценки достоверности навигационных данных 11. В том случае, если достоверность координат, полученных приемником ГЛОНАСС/GPS 9 подтверждена, блок оценки достоверности навигационных данных 11 выставляет на своем выходе сигнал "да", подтверждающий достоверность данных с приемника ГЛОНАСС/GPS 9. Этот сигнал переключает ключевое устройство 12 таким образом, чтобы в микроконтроллер 4 передавались данные о координатах робота с приемника ГЛОНАСС/GPS 9.When the robot moves, the reliability of the coordinates received by the GLONASS/GPS 9 receiver is constantly determined by the navigation data reliability evaluation unit 11. In the event that the reliability of the coordinates received by the GLONASS/GPS 9 receiver is confirmed, the navigation data reliability evaluation unit 11 sets its output signal " yes", confirming the reliability of the data from the GLONASS/GPS 9 receiver. This signal switches the key device 12 so that data on the coordinates of the robot from the GLONASS/GPS 9 receiver are transmitted to the microcontroller 4.

При движении робота управляющие цифровые сигналы, задаваемые микроконтроллером 4 на схему управления электродвигателями 7 и задающие скорости и направления вращения электродвигателей робота, передаются в блок моделирования 13, в котором по ним вычисляется перемещение робота относительно последних координат определенных приемником ГЛОНАСС/GPS 9, достоверность которых была подтверждена блоком оценки достоверности навигационных данных 11.When the robot moves, the control digital signals given by the microcontroller 4 to the electric motor control circuit 7 and specifying the speeds and directions of rotation of the electric motors of the robot are transmitted to the simulation unit 13, in which the robot’s movement is calculated relative to the last coordinates determined by the GLONASS/GPS receiver 9, the reliability of which was confirmed by the block for evaluating the reliability of navigation data 11.

Если при работе приемника ГЛОНАСС/GPS 9 по какой-либо причине произошел сбой или на него действуют помехи, нарушающие навигационные данные, то координаты робота будут определены приемником ГЛОНАСС/GPS 9 неправильно. В этом случае достоверность координат, полученных приемником ГЛОНАСС/GPS 9, не подтверждается блоком оценки достоверности навигационных данных 11, и он выставляет на своем выходе сигнал "нет" недостоверности данных с приемника ГЛОНАСС/GPS 9. Сигнал "нет" недостоверности данных с приемника ГЛОНАСС/GPS 9 переключает ключевое устройство 12 таким образом, чтобы в микроконтроллер 4 передались данные о координатах робота, вычисленных в блоке моделирования 13 по данным цифровых сигналов с микроконтроллера 4 о заданных скоростях и направлениях вращения электродвигателей робота. Следовательно, неверные координаты робота, которые определены приемником ГЛОНАСС/GPS 9 неправильно из-за произошедших сбоев или действия помех, не передаются в микроконтроллер 4 и не влияют на вычисление микроконтроллером 4 управляющих цифровых сигналов, передаваемых на схему управления двигателями 7, и движение робота в требуемом направлении с заданной скоростью не нарушается.If the GLONASS/GPS 9 receiver fails for any reason or it is affected by interference that violates the navigation data, the robot's coordinates will be determined incorrectly by the GLONASS/GPS 9 receiver. In this case, the reliability of the coordinates received by the GLONASS/GPS 9 receiver is not confirmed by the navigation data reliability evaluation unit 11, and it sets at its output the signal "no" of the data invalidity from the GLONASS/GPS receiver 9. The signal "no" of the invalidity of data from the GLONASS receiver /GPS 9 switches the key device 12 so that the microcontroller 4 receives data on the coordinates of the robot calculated in the simulation unit 13 according to digital signals from the microcontroller 4 on the given speeds and directions of rotation of the robot motors. Therefore, the incorrect coordinates of the robot, which are incorrectly determined by the GLONASS/GPS receiver 9 due to failures or interference, are not transmitted to the microcontroller 4 and do not affect the calculation by the microcontroller 4 of control digital signals transmitted to the motor control circuit 7, and the movement of the robot in desired direction with a given speed is not violated.

Таким образом, обеспечивается точность, помехозащищенность и надежность устройства управления мобильным роботом.Thus, the accuracy, noise immunity and reliability of the mobile robot control device are ensured.

При этом в устройстве для определения положения робота в пространстве и управления его движением не используются дополнительные датчики (электронный компас, одометр, гироскоп, датчик ускорения), что делает систему аппаратурно-безызбыточной, с минимальными энергопотреблением, стоимостью, габаритами, без снижения точности, помехозащищенности и надежности управления движением наземного робота.At the same time, the device for determining the position of the robot in space and controlling its movement does not use additional sensors (electronic compass, odometer, gyroscope, acceleration sensor), which makes the system hardware-free, with minimal power consumption, cost, dimensions, without reducing accuracy, noise immunity and reliability of ground robot motion control.

При достаточных технических характеристиках микроконтроллера 4 устройства управления (вычислительной мощности и оперативной памяти) аппаратная часть блока выбора режима управления 10 реализуется на нем, что еще больше упрощает устройство.With sufficient technical characteristics of the microcontroller 4 of the control device (computing power and RAM), the hardware of the control mode selection unit 10 is implemented on it, which further simplifies the device.

Claims

A motion control device for a mobile robot, containing a GLONASS/GPS receiver, an ultrasonic and an infrared obstacle distance sensor, connected via a multichannel analog-to-digital converter to the corresponding input of the microcontroller, to the other inputs of which, respectively, a video camera is connected through the video camera data processing circuit and non-volatile memory, while the microcontroller output is connected to the motion motor control circuit, characterized in that it is equipped with a control mode selection unit, consisting of a simulation unit, a navigation data reliability assessment unit and a key device, while the output of the GLONASS/GPS receiver is connected in parallel to the input of the navigation data reliability assessment unit and the first input of the key device, to the second input of which the output of the simulation unit is connected, the input of the simulation unit is connected to the mentioned output of the microcontroller, and the control input of the key device is connected to the output one block for evaluating the reliability of navigation data, and the output of the key device is connected to the corresponding input of the microcontroller.