一种基于移动机器人的移动小车系统技术方案

一种基于移动机器人的移动小车系统，所述移动小车系统包括机械本体、控制模块、驱动模块、导航模块及通讯模块；所述机械本体用于提供移动机器人运动的物理结构；所述控制模块通过通信模块和总控制台系统通信连接，所述控制模块通过驱动模块与机械本体相连；所述导航模块与控制模块相连；所述控制模块与多关节机械臂系统相连。本发明专利技术的移动小车可作为小型机械臂的移动载体，实现全方位移动，运行效率高。

Mobile car system based on mobile robot

A mobile robot system based on mobile robot, the mobile robot system comprises a machine body, a control module, driver module, navigation module and communication module; the mechanical body for physical structure of mobile robot; the control module is connected through the communication module and the console system communication, the control module through the drive the module is connected with the machine body; the navigation module and control module; the control module is connected with the multi joint mechanical arm system. The mobile trolley of the invention can be used as a moving carrier of a small mechanical arm, and the utility model has the advantages of omnibearing movement and high operation efficiency.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及危化溶液提取及检测领域，具体说是一种基于移动机器人的移动小车系统。
技术介绍
生产制造、医疗卫生、核试验与核电、冶金化工等行业诸多场所会产生大量组分复杂、浓度不均、腐蚀性大、放射性高的危化溶液，对人、动物以及环境极易造成严重伤害。此类危化溶液一般采用隔离的办法存储在封闭空间中，经过收集存储、取样检测、净化处理以及排放等步骤，用稀释或固化等方法处理后，转换成小体积的浓缩物并加以贮藏，待腐蚀性和放射性小于最大允许排放指标后，将其排于环境中进行掩埋或扩散。危化溶液的取样检测是处理过程中非常重要的环节，此阶段将对危化溶液的成分及含量进行检测，只有充分检测后才能找到有效的危化溶液处理方法，只有经过严格处理后才能将其危害降低到最低。危化溶液取样检测时需采用先进的方法和手段少量提取溶液，进行成分和含量分析。从已公开的记录和资料来看，大部分危化溶液提取采用的是基于真空吸取的方式构建的固定危化溶液提取装置，该装置主要由真空泵、吸取管、控制开关以及摄像头等组成，与危化溶液处理设备一起固定在某个地方，在人工的参与下完成危化溶液的提取，该类装置出于稳定性考虑几乎没有采用精确提取控制的措施，所以难以实现危化溶液的定量和随机抽检。缺少灵活的提取手段和无法精确定量提取等问题成为制约危化溶液处理效率提升的瓶颈，由于采用的是固定式溶液提取装置，不能自由移动操作，当装置发生故障或危化溶液组分变化的情况下，固定式溶液提取装置无法胜任抽检工作，严重时造成危化溶液处理暂停，生产线停机，带来巨大的经济损失。另外，许多场合没有固定式危化溶液提取设备，当提取的危化溶液种类比较多、距离比较远、工作环境比较恶劣时，需要人进入不同的环境甚至是高危环境中手工操作，出现（1）人较长时间处在恶劣环境中作业，易受到伤害；（2）危化溶液取量不准，作业效率较低；（3）多余危化溶液不易处理等问题。这些问题已严重影响危化溶液检测环节的处理效率和人的安全性。由于移动平台具有自动寻迹、灵活移动等特点，越来越多地应用到不同工业场合，并结合小型机械臂替代人工进行各项危险操作。但在高危环境下当前的移动平台在防辐保护、自动导航、准确定位、快速移动等方面还存在诸多不足，在人力无法参与的高危环境中易出现无法在较小空间里自由移动、危化溶液提取点定位误差较大、执行电气元器件受到辐射和腐蚀而产生故障等问题，致使移动平台产生各种错误运行而不能高效工作。
技术实现思路
为克服现有技术存在的以上问题，本专利技术提供了一种基于移动机器人的移动小车系统，实现移动小车系统高效全方位移动的自动化操作。本专利技术由以下技术方案实现：一种基于移动机器人的移动小车系统，所述移动小车系统包括机械本体、控制模块、驱动模块、导航模块及通讯模块；所述机械本体用于提供移动机器人运动的物理结构；所述控制模块通过通信模块和总控制台系统通信连接，所述控制模块通过驱动模块与机械本体相连；所述导航模块与控制模块相连；所述控制模块与多关节机械臂系统相连。进一步的，所述机械本体包括小车本体、转向机构以及传感部件。进一步的，所述控制模块包括移动小车PLC控制器和运动控制模块；所述移动小车PLC控制器分别与运动控制模块、通信模块、多关节机械臂PLC控制器、导航模块及传感部件相连；所述运动控制模块通过驱动模块与转向机构相连。进一步的，所述小车本体为铝合金型材，外部包覆有防辐射屏蔽材料。进一步的，所述转向机构为小车本体左右两侧分布的两对对称的麦克拉姆轮。进一步的，所述驱动模块包括直流伺服电机驱动器和直流伺服电机；所述直流伺服电机驱动器一端与运动控制模块相连，另一端与直流伺服电机相连。进一步的，还包括减速器，所述直流伺服电机与减速器相连后与转向机构相连；所述传感部件包括传感器和数据转换装置，所述传感器通过数据转换装置与移动小车PLC控制器相连。进一步的，所述导航模块包括磁导航传感器、磁地标传感器以及铺设于地面的导引及地标磁条，磁导航传感器、磁地标传感器通过RS485总线与移动小车PLC控制器相连。进一步的，所述通讯模块一端采用无线局域网标准协议IEEE802.11b/g/a/h与总控制台系统无线连接，另一端与移动小车PLC控制器通过以太网口相连。与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：本专利技术的移动小车性能稳定，防辐射耐腐蚀能力强，适应各种特殊环境工作，作为小型机械臂的移动载体，实现全方位移动，运行效率高，本专利技术的移动小车采用先进的自动化和信息化技术，提升车间物流自动化水平和信息化水平，明显提升车间物流效率，本专利技术的移动小车采用远程控制的方式，使人与危险环境隔离，明显降低了人的劳动强度和安全风险，使人的工作环境得到较大改善，本专利技术所形成的移动平台是移动小车在特殊行业的深化应用，对移动平台的研究与领域推广起到积极的作用。移动小车采用高危环境外部与内部物理隔离，通过高速无线技术通讯的遥操作工作方式，使外部指令控制与内部运动执行及时统一起来，有效避免人接触危险环境；移动小车采用四个麦克拉姆独立驱动，借助匹配的速度控制算法实现在高危环境中的全方位快速移动，即使在较小空间里也能无障碍高效完成危化溶液提取和处理的整个过程；移动小车整车经高密度铅板包裹进行全封闭防辐射耐腐蚀处理，其内部采用三层等距结构设计，每层合理布置各个关键电气部件，从而最大程度利用内部空间，防止关键电气部件被辐射产生故障，也能减轻整车质量，提高移动效率；利用磁感应对高危环境敏感度不高的特性，采用磁条导航的方式设计移动小车的导航模块，从而有效监控其运行位置和运行状态的改变，实现多分支路径优化选择和定点准确停位。附图说明图1为本专利技术的系统工作原理图。图2为本专利技术的系统组成框图。图3为本专利技术的移动机器人结构图。图4为本专利技术的移动机器人系统控制结构图。图5为本专利技术的控制指令及传递过程网状图。图6为本专利技术的无线通讯系统网络拓扑图。图7为本专利技术的总控制台系统软硬件框架图。图8为本专利技术的总控制台软硬件网络架构。图9为本专利技术的本专利技术的总控制台外形结构图。图10为本专利技术的移动小车系统模块框图。图11为本专利技术的移动小车本体内部结构图。图12为本专利技术的移动小车转向就够示意图。图13为本专利技术的移动小车控制驱动原理图。图14为本专利技术的移动小车导航控制原理图。具体实施方式以下结合附图和具体实施方式进一步说明本专利技术。根据化溶液的特点和自动定量提取的流程，考虑操作安全性以及功能的可靠实现，设计一种基于移动机器人的高危环境下危化溶液自动定量提取系统，工作原理如图1所示。整体采用控制机构和执行机构分离的思想，移动机器人系统作为执行机构放置在高危环境内部，总控制台作为控制机构放在高危环境外部，不但适合一般溶液随机定量提取要求，还适于放射性高、化学成分不确定、品种类型多、安全要求高的危化溶液随机定量提取要求的场景，具有良好的灵活性。如图2所示：该系统包括总控制台系统、无线通讯数据传输系统、移动小车系统、多关节机械臂系统、多功能夹具系统、视觉超声波检测系统、危化溶液存储系统及电源系统等。其中，移动小车系统、多关节机械臂系统、多功能夹具系统、危化溶液存储系统以及视觉超声波检测系统构成移动机器人系统。如图3所示：所述移动机器人包括移动小车系统、多关节机械臂系统、夹具系统、视觉超声波检测系统及危化溶液存储系统，且多关节本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于移动机器人的移动小车系统，其特征在于：所述移动小车系统包括机械本体、控制模块、驱动模块、导航模块及通讯模块；所述机械本体用于提供移动机器人运动的物理结构；所述控制模块通过通信模块和总控制台系统通信连接，所述控制模块通过驱动模块与机械本体相连；所述导航模块与控制模块相连；所述控制模块与多关节机械臂系统相连。

【技术特征摘要】
1.一种基于移动机器人的移动小车系统，其特征在于：所述移动小车系统包括机械本体、控制模块、驱动模块、导航模块及通讯模块；所述机械本体用于提供移动机器人运动的物理结构；所述控制模块通过通信模块和总控制台系统通信连接，所述控制模块通过驱动模块与机械本体相连；所述导航模块与控制模块相连；所述控制模块与多关节机械臂系统相连。2.根据权利要求1所述的一种基于移动机器人的移动小车系统，其特征在于：所述机械本体包括小车本体、转向机构以及传感部件。3.根据权利要求2所述的一种基于移动机器人的移动小车系统，其特征在于：所述控制模块包括移动小车PLC控制器和运动控制模块；所述移动小车PLC控制器分别与运动控制模块、通信模块、多关节机械臂PLC控制器、导航模块及传感部件相连；所述运动控制模块通过驱动模块与转向机构相连。4.根据权利要求2所述的一种基于移动机器人的移动小车系统，其特征在于：所述小车本体为铝合金型材，外部包覆有防辐射屏蔽材料。5.根据权利要求2所述的一种基于移动机器人的移动小车系统，其特征在于：所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈兵，李晋航，石致远，
申请(专利权)人：中国东方电气集团有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51