基于ARM的AGV双层控制系统技术方案

一种基于ARM的AGV双层控制系统，包括低层Cortex M4处理器和高层Cortex A8处理器，低层Cortex M4处理器分别与电池管理模块、H桥驱动电路和直流伺服驱动器连接，低层Cortex M4处理器设有与编码器连接的转速接口、与激光、磁导航传感器、红外传感器和RFID连接的传感器接口；高层Cortex A8处理器分别与无线通讯模块、无线遥控模块和人机交互模块连接，高层Cortex A8处理器设有与摄像头连接的视频接口；低层Cortex M4处理器与高层Cortex A8处理器通过CAN总线连接。本实用新型专利技术集成度高、低功耗、体积小、成本合理。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及自主导航小车，尤其涉及自主导航小车的控制系统。
技术介绍
自主导航小车(AutomatedGuidedVehicle)属于轮式移动机器人的范畴，是一种以电池为动力，装有非接触导向装置的无人驾驶自动化搬运车辆。目前，AGV越来越广泛地应用于工业、农业、军事、教育等人类社会的各个方面。随着AGV技术的不断发展与成熟，AGV研究的重点是在复杂、未知、动态环境中自主完成任务能力的研究。它不仅需要本身的机动性，更需要自主性，即在无人干预的情况下，借助自身传感器系统，实时感知和理解环境。在此过程中，一方面需要高性能的运算处理器快速运行图像处理算法和路径跟踪算法，另一方面需要可靠的微控制器实现多样化的传感器信号采集及电机控制等低层行为。实现以上两方面功能的传统AGV控制系统通常由用于完成图像采集和传输任务的图像采集卡和用于实现图像处理算法的主控计算机组成。在该系统中，主控计算机不仅需要完成大量的图像数据运算，还需要完成整个AGV系统的任务规划以及各个子系统的协调控制。因此，为了满足整个AGV系统的实时性要求，主控计算机的CPU必须具有很高的处理数据的能力，CPU的高速运行却会导致耗能的增加。另一方面主控计算机的通用性强，无需硬件设计，但是重量和体积较大，致使AGV的功耗过大，续航能力降低。所以基于传统AGV控制系统的高性能与低功耗的矛盾，一直是限制机器人控制系统发展的关键问题之一。为了解决视觉处理单元具有强大信息处理能力的问题，满足系统实时性要求的同时，使AGV的控制系统具有集成度高，低功耗，体积小、重量轻、成本合理的特点，研究和开发AGV高性能的嵌入式控制系统已经成为AGV研究的主要方向之一。
技术实现思路
为了克服现有自主导航小车控制系统的集成度较低、功耗较大、体积较大、成本较高的不足，本专利技术提供一种集成度高、低功耗、体积小、成本合理的基于ARM的AGV双层控制系统。为达到上述专利技术目的，本技术采用的技术方案是：一种基于ARM的AGV双层控制系统，包括用于运行实时操作系统且承担与机器人运动控制的低层CortexM4处理器和用于图像信息采集和处理、无线通讯模块和无线遥控模块的连接、触摸屏人机交互的高层CortexA8处理器，其中，所述低层CortexM4处理器分别与电池管理模块、H桥驱动电路和直流伺服驱动器连接，所述低层CortexM4处理器设有与编码器连接的转速接口、与激光、磁导航传感器、红外传感器和RFID连接的传感器接口；所述高层CortexA8处理器分别与无线通讯模块、无线遥控模块和人机交互模块连接，所述高层CortexA8处理器设有与摄像头连接的视频接口；所述低层CortexM4处理器与所述高层CortexA8处理器通过CAN总线连接。由于上述技术方案的运用，本技术与现有技术相比具有以下优点：本实用新型采用基于ARM的双层控制系统，通过两个处理器进行相互协作，发挥各自的优势，实现AGV向高速、高精度、开放化、智能化的方向发展；本技术采用传感器信息融合技术，提高了AGV自主定位的精度；本技术对电池进行管理，减少了AGV运行过程中因为电池问题引起的突发状况，提高了AGV运行的稳定性。附图说明图1是基于ARM的AGV双层控制系统的硬件系统示意图。图2是双层控制器板间通讯的示意图。具体实施方式以下结合附图对本技术实施例做进一步详述：参照图1和图2，一种基于ARM的AGV双层控制系统，包括用于运行实时操作系统且承担与机器人运动控制的低层CortexM4处理器和用于图像信息采集和处理、无线通讯模块和无线遥控模块的连接、触摸屏人机交互的高层CortexA8处理器，其中，所述低层CortexM4处理器分别与电池管理模块、H桥驱动电路和直流伺服驱动器连接，所述低层CortexM4处理器设有与编码器连接的转速接口、与激光、磁导航传感器、红外传感器和RFID连接的传感器接口；所述高层CortexA8处理器分别与无线通讯模块、无线遥控模块和人机交互模块连接，所述高层CortexA8处理器设有与摄像头连接的视频接口；所述低层CortexM4处理器与所述高层CortexA8处理器通过CAN总线连接。本实施例中，采用CortexM4和CortexA8两个处理器进行相互协作，通过发挥各自的优势，为AGV设计与实现双核控制器，使AGV向高速、高精度、开放化、智能化的方向发展。低层CortexM4处理器用于运行实时操作系统，承担与机器人运动控制，直接紧密相关的控制任务如电池管理、控制举升、控制电机转向、传感器数据获取和处理；高层CortexA8处理器用于图像信息采集和处理、无线通讯模块和无线遥控模块的连接、触摸屏人机交互等对实时性要求不高，但对处理器的计算能力、处理速度要求相对较高的任务。电池管理模块是指过流检测、电池的剩余电量估计、过冲、过放检测、温度检测与控制和漏电检测；所述的举升控制由H桥实现驱动电路驱动直线电机实现；所述的电机转向控制由直流伺服驱动器控制直流电机并通过编码器反馈进行控制；所述的传感器包括激光、磁导航、红外和RFID传感器；所述的摄像头信息采集和处理指的是将摄像头采集到的图像信息在控制器中通过定位算法的计算处理获得AGV的实际位置和环境中障碍物的信息；所述的无线通讯模块与控制器连接，并与远程PC端进行通讯，实行远程控制；所述的无线遥控模块与控制器连接，通过遥操作手柄进行控制；所述的触摸屏人机交互是指通过GUI界面的设计和与控制器的连接，实现人机交互。同时，两块板子采用板间通讯进行连接。过流检测是指当电池总线电流超过预先设定的允许充放电流范围时，自动断开电池总线，停机并报错；所述的电池剩余电量估计指在每次AGV启动时刻，检测电池开环电压，利用开环电压与电池剩余电量的一一对应关系，确定初始电量值，在使用过程中，采用电流积分法对电池剩余电量进行实时估计，并辅以Kalman滤波器、非线性扩散滤波器等滤波方法，增强算法的抗干扰能力；所述过冲、过放检测是指在电池冲放电过程中，根据电池剩余电量估计结果，判断电池是否过冲或过放，当电池过冲或过放时，自动断开电池总线，停机并报错；所述温度检测是当温度和温度变化超过预先设定的阈值时，将提醒中央控制器，并由控制器决定是否停机并将电池包温度维持在一定范围内；所述的漏电检测指将利用漏电时电池包输入输出电流的不等性，采用漏电传感器，实时检测是否漏电，如漏电，断开电池总线，停机并报错。<本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于ARM的AGV双层控制系统，其特征在于：包括用于运行实时操作系统且承担与机器人运动控制的低层Cortex M4处理器和用于图像信息采集和处理、无线通讯模块和无线遥控模块的连接、触摸屏人机交互的高层Cortex A8处理器，其中，所述低层Cortex M4处理器分别与电池管理模块、H桥驱动电路和直流伺服驱动器连接，所述低层Cortex M4处理器设有与编码器连接的转速接口、与激光、磁导航传感器、红外传感器和RFID连接的传感器接口；所述高层Cortex A8处理器分别与无线通讯模块、无线遥控模块和人机交互模块连接，所述高层Cortex A8处理器设有与摄像头连接的视频接口；所述低层Cortex M4处理器与所述高层Cortex A8处理器通过CAN总线连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于ARM的AGV双层控制系统，其特征在于：包括用于运行实时操
作系统且承担与机器人运动控制的低层CortexM4处理器和用于图像信息采集
和处理、无线通讯模块和无线遥控模块的连接、触摸屏人机交互的高层CortexA8
处理器，其中，
所述低层CortexM4处理器分别与电池管理模块、H桥驱动电路和直流伺服
驱动器连接，所述低层Cor...

【专利技术属性】
技术研发人员：林叶贵，邢科新，张文安，王瑶为，梁先鹏，泰应鹏，
申请(专利权)人：浙江同筑科技有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江;33