一种车体越障机器人控制系统技术方案

本实用新型专利技术属于越障机器人控制系统领域，并具体公开了一种车体越障机器人控制系统，该控制系统包括车体控制模块、机械臂控制模块、风机吸附模块和图像处理模块，其中，该机械臂控制模块设于车体的机械臂上，该风机吸附模块和车体控制模块设于车体的底盘上，该图像处理模块设于车体的前端，上述机械臂控制模块、风机吸附模块和图像处理模块均与所述车体控制模块相连，并且所述车体控制模块和图像处理模块连接同一5V电源，所述风机吸附模块和机械臂控制模块连接同一24V电源。本实用新型专利技术可实现越障机器人翻越墙体障碍的自动化、智能化控制，具有模块结构简单、操作方便等优点。

A control system for vehicle body crossing obstacle robot

The utility model belongs to the field of robot control system, and particularly discloses a vehicle robot control system, the control system includes a body control module, manipulator control module, fan adsorption module and image processing module, wherein, the mechanical arm control module is arranged on the mechanical arm, the wind machine adsorption module and the body control module is arranged on the chassis of the vehicle body, the image processing module is arranged on the front part of the vehicle, the manipulator control module, fan adsorption module and image processing module are connected with the body control module, and the body control module and image processing module is connected with a 5V power supply, the fan adsorption module and the manipulator control module is connected with a power supply of 24V. The utility model can realize the automation and intelligent control of the obstacle crossing the wall of the obstacle - crossing robot, and has the advantages of simple structure and convenient operation.

【技术实现步骤摘要】
一种车体越障机器人控制系统
本技术属于越障机器人控制系统领域，更具体地，涉及一种车体越障机器人控制系统。
技术介绍
生产生活中，为了实现机械平台的自由移动以及翻越障碍功能，通常通过设置机械机构来实现，而随着对机械平台移动及越障要求的不断提高，其不但需要在平面内实现自由移动，同时还需要能够在不同夹角两平面之间实现翻越障碍。现有的传统小车只能在普通平面上行走移动，而不能满足在存在包括阶梯、墙体平面、窗框等障碍的平面条件上移动，而市场上存在的越障小车只能实现类似于内九十度角、外九十度角等规则障碍，无法满足任意角度夹角之间的越障要求，其并不适合实际生产生活中许多高难度的越障情况，为了解决上述问题，又出现了一种可以配合多车体平台来满足越障要求的越障机器人，而为了实现该越障机器人的精确控制以满足越障要求，本领域需研究设计一套与上述越障机器人配合的控制系统，以实现这类越障机器人的精确控制。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本技术提供了一种车体越障机器人控制系统，通过对其关键模块如车体控制模块、机械臂控制模块、风机吸附模块和图像处理模块的结构及其具体设置关系进行研究和设计，可实现越障机器人翻越墙体障碍的自动化、智能化控制，具有模块结构简单、操作方便等优点。为实现上述目的，本技术提出了一种车体越障机器人控制系统，其包括车体控制模块、机械臂控制模块、风机吸附模块和图像处理模块，其中，该机械臂控制模块设于车体的机械臂上，该风机吸附模块和车体控制模块设于车体的底盘上，该图像处理模块设于车体的前端，上述机械臂控制模块、风机吸附模块和图像处理模块均与所述车体控制模块相连，并且所述车体控制模块和图像处理模块连接同一5V电源，所述风机吸附模块和机械臂控制模块连接同一24V电源。作为进一步优选的，所述机械臂控制模块包括机械臂主控制器、电机驱动子模块和电源子模块，其中，该电机驱动子模块包括安装在所述机械臂上的驱动电机，该驱动电机与所述机械臂主控制器通过电机驱动子模块相连，并且该电机驱动子模块与所述机械臂主控制器之间通过光耦隔离电路相连，该电源子模块包括与所述电机驱动子模块相连的24V电源以及与所述机械臂主控制器相连的隔离电源，该24V电源和隔离电源之间设置有降压子模块。作为进一步优选的，所述机械臂控制模块还包括设置于所述机械臂上的激光对管，所述驱动电机和主控制器之间还设置有光电编码器。作为进一步优选的，所述车体控制模块包括车体主控制器、底盘电机和接触开关，所述车体主控制器与所述底盘电机相连，该底盘电机安装在所述车体的底盘上，所述接触开关设有多个，并安装在所述车体的前端和后端，该多个所述接触开关均与所述车体主控制器相连。作为进一步优选的，所述车体主控制器与所述底盘电机之间还设置有光电编码器。作为进一步优选的，所述风机吸附模块包括驱动电调和离心风机，所述驱动电调分别与所述离心风机以及所述车体控制模块中的主控制器相连，该离心风机设置在所述车体的底盘上。作为进一步优选的，所述图像处理模块包括彼此相连的摄像头和图像处理器，该图像处理器与所述车体主控制器实现无线通信。作为进一步优选的，所述驱动电机为碳刷直流微电机，所述接触开关为微动开关。总体而言，通过本技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：1.本技术通过研究设计获得了包括车体控制模块、机械臂控制模块、风机吸附模块和图像处理模块的控制系统，其中通过机械臂控制模块调整机械臂可实现任意平面的大障碍越障，通过车体控制模块可实现车体的自由移动，通过风机吸附模块可将车体稳定吸附在任意平面墙体上，保证车体运动过程中的安全性，通过图像处理模块可识别车体前方障碍物，并将墙体障碍的夹角反馈到车体控制模块，通过上述各个模块的相互配合，实现车体机器人的精确控制。2.本技术可实现机器人在翻越平面墙体时，提高翻越效率，并可保证机器人翻越任意角度平面障碍时，实现持续攀爬，本技术可实现机器人翻越墙体障碍的自动化、智能化，并能保证机器人持续攀爬任意角度的平面墙体。3.本技术通过在碳刷直流微电机与主控制器之间设置光电编码器，可得到碳刷直流微电机的位置和速度反馈，实现电机转速和位置的闭环调节，精确控制机械臂运动到任意指定角度，进一步提高控制精度。附图说明图1是本技术的控制系统的结构示意图；图2是三车体机器人整体结构示意图；图3是本技术的机械臂控制模块结构示意图；图4是本技术的车体控制模块结构示意图；图5是车体越障时的探测阶段简化示意图。具体实施方式为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。此外，下面所描述的本技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。如图1所示，本技术实施例提供的一种适用于车体越障机器人的控制系统，该控制系统包括车体控制模块、机械臂控制模块、风机吸附模块和图像处理模块，机械臂控制模块、风机吸附模块和图像处理模块均与车体控制模块相连，具体的，机械臂控制模块和风机吸附模块与车体控制模块分别通过电线相连，而图像处理模块与车体控制模块则通过2.4G无线通信建立连接，并且车体控制模块和图像处理模块连接同一5V电源，所述风机吸附模块和机械臂控制模块连接同一24V电源。具体的，该机械臂控制模块设于车体的机械臂上，其用于实时监测机械臂上各个电机的角度，并通过闭环调控以保证电机位于理想位置；图像处理模块设于车体的前端，其用于采集车体运动前方的图像信息，并识别障碍和墙体角度；风机吸附模块设于车体的底盘上，该风机吸附模块用于抽取负压腔中的空气，让车体拥有足够摩擦力吸附于墙体表面；车体控制模块设于车体的底盘上，其利用电线通过PWM信号对风机吸附模块中的离心风机进行调速，以调节车体运动过程中的吸附力，通过RS485总线与机械臂控制模块进行通讯，以实现对机械臂位置的实时控制以及机械臂运动过程中机械臂位置信息的获取，通过2.4G无线通信与图像处理模块建立连接，从图像处理模块获取车体运动前方的障碍信息以及墙体角度信息。其中，车体越障机器人例如可为三车体越障机器人，如图2所示，该三车体越障机器人具体为一种三自由度机械臂结构，其包括机械臂和车体，机械臂有两组，每组机械臂包括第一关节支架1、第二关节支架2和第三关节支架3，第一关节支架1和第二关节支架2之间设置有第一机械臂长板4，第一关节支架1和第三关节支架3之间设置有第二机械臂长板5，第一机械臂长板4上设置有第一电机6，该第一电机6上连接有伞齿轮，第二机械臂长板5上设置有第二电机7和第三电机8，该第二电机7和第三电机8上均连接有伞齿轮15，第一关节支架1和第二关节支架2上分别安装有第一关节轴9和第二关节轴10，第一关节轴9上设有与第二电机7上的伞齿轮啮合的伞齿轮，第二关节轴10上设有与第一电机6上的伞齿轮啮合的伞齿轮；车体包括右车体11、中间车体12和左车体13，其中中间车体12位于右车体11和左车体13之间，右车体11通过轴承与其中一组机械臂中的第二关节轴10相连，具体的，轴承安装在第一车体中，该轴承与第二关节轴10配合，而本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种车体越障机器人控制系统，其特征在于，包括车体控制模块、机械臂控制模块、风机吸附模块和图像处理模块，其中，该机械臂控制模块设于车体的机械臂上，该风机吸附模块和车体控制模块设于车体的底盘上，该图像处理模块设于车体的前端，上述机械臂控制模块、风机吸附模块和图像处理模块均与所述车体控制模块相连，并且所述车体控制模块和图像处理模块连接同一5V电源，所述风机吸附模块和机械臂控制模块连接同一24V电源。

【技术特征摘要】
1.一种车体越障机器人控制系统，其特征在于，包括车体控制模块、机械臂控制模块、风机吸附模块和图像处理模块，其中，该机械臂控制模块设于车体的机械臂上，该风机吸附模块和车体控制模块设于车体的底盘上，该图像处理模块设于车体的前端，上述机械臂控制模块、风机吸附模块和图像处理模块均与所述车体控制模块相连，并且所述车体控制模块和图像处理模块连接同一5V电源，所述风机吸附模块和机械臂控制模块连接同一24V电源。2.如权利要求1所述的车体越障机器人控制系统，其特征在于，所述机械臂控制模块包括机械臂主控制器、电机驱动子模块和电源子模块，其中，该电机驱动子模块包括安装在所述机械臂上的驱动电机，该驱动电机与所述机械臂主控制器通过电机驱动子模块相连，并且该电机驱动子模块与所述机械臂主控制器之间通过光耦隔离电路相连，该电源子模块包括与所述电机驱动子模块相连的24V电源以及与所述机械臂主控制器相连的隔离电源，该24V电源和隔离电源之间设置有降压子模块。3.如权利要求2所述的车体越障机器人控制系统，其特征在于，所述机械臂控制模块还包括设置于所述机械臂上的激光对管，所述驱...

【专利技术属性】
技术研发人员：卿志武，桑新桓，宋一国，杨飞，郑龙玉，徐泽沛，黄榕，石颖，白秉灵，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：新型
国别省市：湖北,42