一种激光循线机器人和循线方法技术

本发明专利技术提供一种激光循线机器人和循线方法，改进循线机制，只需在地面布设与地面具有色差的引导线作为循线轨迹，使用激光循线传感器进行循线，实现机器人自主循迹，自主定位，灵敏度高，稳定性好，运行成本低；将功能部件整合并模块化，便于安装和维修。包括机器人主体，机器人主体包括主控模块以及分别与主控模块连接的运动机构，驱动模块，激光循线模块，定位模块，无线通讯模块；主控模块实时采集相关数据，进行数据处理和输出控制信号，包括采集激光循线模块在运动轨迹上的循线信息，结合采集的定位模块的定位信息，通过驱动模块控制运动机构，实现机器人循线调整、运动控制和自主定位；无线通讯模块用于实现主控模块与上位机的通讯。

Laser line tracking robot and line tracking method

The invention provides a laser based robot and line method, improved line mechanism, but only on the ground floor layout and with color difference as the guide line on line trajectory, the use of laser line on line sensor, robot tracking, self positioning, high sensitivity, good stability, low operation cost; will the function of component integration and modularization, easy installation and maintenance. Including the robot body, the robot body comprises a main control module are respectively connected with the main control module and the motion mechanism, drive module, laser line module, positioning module, wireless communication module; the main control module of real-time data collection, data processing and output control signal, including information acquisition based on line laser line module in motion on the track, combined with the positioning information collected through the positioning module, driver module, motion mechanism, robot line adjustment, motion control and self localization; wireless communication module is used to realize the main control module and PC communication.

【技术实现步骤摘要】
一种激光循线机器人和循线方法
本专利技术属于服务机器人
，特别是涉及一种激光循线机器人和循线方法。
技术介绍
随着科技的发展，机械电子及软件工程等相关技术的进步，促进了机器人技术的发展。近年来，社会劳动力成本走高，一些基础服务行业劳动力不足，通过服务机器人替代人类进行重复性劳动已经成为一种需求，同时成为一种可能。我国的机器人行业发展迅速，在全球机器人产业飞速发展的影响下，以及劳动力成本日益增高的情况下，推动了机器人在各个领域的应用。在送餐服务领域，已经开始有专门的送餐服务机器人的研究与应用。针对在餐厅服务的送餐服务机器人，现有的送餐服务机器人通常是按照铺设的磁导线线路，通过循磁原理循线，为需要送餐的客人送餐。但是在餐厅中铺设磁线过于复杂，耗时长，并且送餐线路难更改，造成送餐效率低下，操作人机交互性差，机器人运动路径单调，无法按最优路径进行循线和送餐。还有通过红外传感器识别色差进行循线的方式，虽然铺线简单，但抗干扰能力差。另外，机器人在餐厅的定位往往依赖于贴固定的磁条来定位，而且定位信息写入后，更改起来费时费力；并且，目前机器人的维护门槛高，检修困难，一旦机器人出现问题，需要通过专门的调试器连接进行调试测试。综上所述，现有的送餐机器人存在循线铺设复杂，循线策略单调，人机交互性差，维护门槛高和形式死板等问题。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术存在的缺陷和不足，提供一种激光循线机器人和循线方法，改进循线机制，只需在地面布设与地面具有色差的引导线作为循线轨迹，使用激光循线传感器进行循线，实现机器人自主循迹，自主定位，灵敏度高，稳定性好，运行成本低；将功能部件整合并模块化，便于安装和维修。本专利技术的技术方案是：1.一种激光循线机器人，其特征在于，包括机器人主体，所述机器人主体包括主控模块以及分别与所述主控模块连接的运动机构，驱动模块，激光循线模块，定位模块，无线通讯模块；所述主控模块实时采集相关数据，进行数据处理和输出控制信号，包括采集激光循线模块在运动轨迹上的循线信息，结合采集的定位模块的定位信息，通过驱动模块控制运动机构，实现机器人循线调整、运动控制和自主定位；所述无线通讯模块用于实现主控模块与上位机的通讯。2.所述运动机构包括左右两个带编码器的直流伺服电机、两个驱动轮和两个万向轮，所述两个直流伺服电机分别通过锥齿轮与两个驱动轮连接，安装于机器人主体的底盘后侧，两个万向轮安装在所述底盘前侧；所述驱动模块包括直流电机控制器，所述控制器与主控模块和电机连接，主控模块采集电机编码器信息通过控制器控制电机输出合适的速度，两个电机驱动两个驱动轮的运动，通过差速方式实现运动与转向。3.所述激光循线模块包括具有一定宽度的线激光循线传感器，设置在机器人主体的底盘前侧中心部位，当所述机器人沿铺设在地面的引导线运动时，将检测到的引导线相对于地面的色差信息传送给主控模块，由主控模块给驱动模块发出控制信号，控制运动机构实现机器人循线调整、运动控制。4.所述定位模块包括RFID射频识别卡，按定位需要固定在所述引导线上设定位置，当所述机器人沿所述引导线运动时，采集定位信息发送给主控模块，由主控模块给驱动模块发出控制信号，控制运动机构实现机器人自主定位。5.所述机器人主体还包括外壳，所述外壳上具有超声测距模块，通过超声波传感器探测采集前后左右障碍物距离的超声波测距信息，发送给主控模块，由主控模块给驱动模块发出控制信号，控制机器人停止或转弯。6.所述机器人主体还包括LED灯光系统，包括LED灯电路板和LED灯外罩，所述LED灯光系统赋予机器人生命体征，包括前襟衣领灯区，心灯心环灯区，两翼灯区，脚步灯区，前向灯区，分别抽象映射机器人的运动特征；包括前向灯映射机器人的行进路线，脚步灯映射机器人的行进状态与停止状态；两翼灯映射机器人的运行正常与否，心灯心环灯映射机器人急停状态和电量状态，前襟衣领灯区映射机器人的行进过程的呼吸状态，还具有托盘烘托灯用于烘托送餐的餐品；与所述LED灯光系统连接的LED灯电路板连接所述主控模块，控制LED灯的开/关以及在灯光运行时产生不同颜色、不同亮度和不同频率，以产生各种动态效果。7.所述机器人主体还包括与主控模块连接的显示屏，所述显示屏为7寸工业级串口屏，安装在机器人前方，包括人脸表情显示界面与交互控制界面；通过点击人脸表情显示界面的鼻子，可以切入到交互控制界面进行控制参数和指令的设置及输入。8.所述机器人主体还包括托盘，所述托盘上具有与主控模块连接的压力检测模块，通过压力传感器采集机器人托盘负重信息，判断机器人托盘是否存在物品，实现物品取走后自动返回。9.所述机器人主体还包括电源模块，所述电源模块包括电源及与电源连接的电源转换电路，所述电源转换电路通过整流模块及电压转换电路分别输出24V电压、12V电压和5V电压，所述24V电压分别給电机控制器和电机供电，所述12V电压给显示屏供电，所述5V电压分别给主控模块，激光循线模块，定位模块，压力检测模块，超声测距模块，LED灯电路板，无线通讯模块供电。10.所述主控模块、电源模块、驱动模块通过中控转接板分别连接运动机构的电机，激光循线模块，定位模块，压力检测模块，超声测距模块，LED灯电路板，显示屏；所述中控转接板上具有与电源模块连接的6P接口和与主控模块、驱动模块连接的8P接口，所述主控模块、电源模块、驱动模块通过信号线电源线输出接口分别连接激光循线模块，定位模块，压力检测模块，超声测距模块，LED灯电路板，显示屏、电机，所述中控转接板上的接口均为插拔式排线接口。11.所述主控模块包括接口模块，通过485接口分别连接电机、超声测距模块、显示屏，通过TTL接口连接激光循线模块，定位模块，无线模块，通过I/O接口连接LED灯电路板。12.所述主控模块通过无线通讯模块连接上位机的地图生成模块，所述地图生成模块根据输入的实际的餐厅送餐路线，生成相应的餐厅循线地图代码，通过无线通讯模块将生成的地图传输给主控模块存储起来。13.所述主控模块还连接故障检测仪，包括由LED灯阵列组成的故障检测模块，用于对机器人主体的各个模块进行故障检测，根据检测结果呈现的LED矩阵图像，指导显示需要的更换模块，实现对机器人的模块化维修。14.一种激光循线机器人的循线方法，其特征在于，包括以下步骤：1)机器人自检：接通机器人总开关，机器人启动，显示屏播放开机动画，同时LED系统灯光启动，各个功能模块进行自检，自检成功后，LED灯显示为正常运行状态；自检不成功，通过蜂鸣器和灯光显示故障报错信息；机器人自检通过启动完成后，显示屏显示人脸动态表情，灯光显示为正常运行状态。2)自检成功后，点击显示屏的人脸表情显示界面的鼻子，切换进入交互控制界面，选择相应的设置为运动指令，确认后，机器人将按所选的设置进行运行。3)执行运动指令：主控模块实时采集相关信息，进行数据处理和输出控制信号，包括采集激光循线模块的循线信息，采集定位模块的定位信息，对采集到的信息以及用户输入信息进行处理分析，产生相应的控制信号，按预先设置的引导线运动，实现机器人循线调整、运动控制和自主定位。15.所述步骤3)中，针对送餐运动，还包括采集超声测距模块的障碍物距离信息，采集托盘的压力传感器是否存在重物及其重量值的信息，实现避障控制及本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种激光循线机器人，其特征在于，包括机器人主体，所述机器人主体包括主控模块以及分别与所述主控模块连接的运动机构，驱动模块，激光循线模块，定位模块，无线通讯模块；所述主控模块实时采集相关数据，进行数据处理和输出控制信号，包括采集激光循线模块在运动轨迹上的循线信息，结合采集的定位模块的定位信息，通过驱动模块控制运动机构，实现机器人循线调整、运动控制和自主定位；所述无线通讯模块用于实现主控模块与上位机的通讯。

【技术特征摘要】
1.一种激光循线机器人，其特征在于，包括机器人主体，所述机器人主体包括主控模块以及分别与所述主控模块连接的运动机构，驱动模块，激光循线模块，定位模块，无线通讯模块；所述主控模块实时采集相关数据，进行数据处理和输出控制信号，包括采集激光循线模块在运动轨迹上的循线信息，结合采集的定位模块的定位信息，通过驱动模块控制运动机构，实现机器人循线调整、运动控制和自主定位；所述无线通讯模块用于实现主控模块与上位机的通讯。2.根据权利要求1所述的激光循线机器人，其特征在于，所述运动机构包括左右两个带编码器的直流伺服电机、两个驱动轮和两个万向轮，所述两个直流伺服电机分别通过锥齿轮与两个驱动轮连接，安装于机器人主体的底盘后侧，两个万向轮安装在所述底盘前侧；所述驱动模块包括直流电机控制器，所述控制器与主控模块和电机连接，主控模块采集电机编码器信息通过控制器控制电机输出合适的速度，两个电机驱动两个驱动轮的运动，通过差速方式实现运动与转向。3.根据权利要求1所述的激光循线机器人，其特征在于，所述激光循线模块包括具有一定宽度的线激光循线传感器，设置在机器人主体的底盘前侧中心部位，当所述机器人沿铺设在地面的引导线运动时，将检测到的引导线相对于地面的色差信息传送给主控模块，由主控模块给驱动模块发出控制信号，控制运动机构实现机器人循线调整、运动控制。4.根据权利要求3所述的激光循线机器人，其特征在于，所述定位模块包括RFID射频识别卡，按定位需要固定在所述引导线上设定位置，当所述机器人沿所述引导线运动时，采集定位信息发送给主控模块，由主控模块给驱动模块发出控制信号，控制运动机构实现机器人自主定位。5.根据权利要求1所述的激光循线机器人，其特征在于，所述机器人主体还包括外壳，所述外壳上具有超声测距模块，通过超声波传感器探测采集前后左右障碍物距离的超声波测距信息，发送给主控模块，由主控模块给驱动模块发出控制信号，控制机器人停止或转弯。6.根据权利要求1所述的激光循线机器人，其特征在于，所述机器人主体还包括LED灯光系统，包括LED灯电路板和LED灯外罩，所述LED灯光系统赋予机器人生命体征，包括前襟衣领灯区，心灯心环灯区，两翼灯区，脚步灯区，前向灯区，分别抽象映射机器人的运动特征；包括前向灯映射机器人的行进路线，脚步灯映射机器人的行进状态与停止状态；两翼灯映射机器人的运行正常与否，心灯心环灯映射机器人急停状态和电量状态，前襟衣领灯区映射机器人的行进过程的呼吸状态，还具有托盘烘托灯用于烘托送餐的餐品；与所述LED灯光系统连接的LED灯电路板连接所述主控模块，控制LED灯的开/关以及在灯光运行时产生不同颜色、不同亮度和不同频率，以产生各种动态效果。7.根据权利要求1所述的激光循线机器人，其特征在于，所述机器人主体还包括与主控模块连接的显示屏，所述显示屏为7寸工业级串口屏，安装在机器人前方，包括人脸表情显示界面与交互控制界面；通过点击人脸表情显示界面的鼻子，可以切入到交互控制界面进行控制参数和指令的设置及输入。8.根据权利要求1所述的激光循线机器人，其特征在于，所述机器人主体还包括托盘，所述托盘上具有与主控模块连接的压力检测模块，通过压力传感器采集机器人托盘负重信息，判断机器人托盘是否存在物品，实现物品取走后自动返回。9.根据权利要求1至8之一所述的激光循线机器人，其特征在于，所述机器人主体还包括电源模块，所述电源模块包括电源及与电源连接的电源转换电路，所述电源转换电路通过整流模块及电压转换电路分别输出24V电压、12V电压和5V电压，所述24V电压分别給电机控制器和电机供电，所述12V电压给显示屏供电，所述5V电压分别...

【专利技术属性】
技术研发人员：周宝海，潘亚磊，
申请(专利权)人：北京智能佳科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11