一种手自一体的移动平台控制系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种手自一体的移动平台控制系统及方法，包括用户控制模块、传感器模块、核心控制模块和执行模块；本发明专利技术的移动平台控制方法，自动控制下用户下达目的地指令，核心控制模块会自动规划路径，并控制移动平台移动到目的地，完成与目的地的对接；手动控制下由用户自行控制移动平台移动；手动控制和自动控制可以互相切换。

A mobile platform control system and method of hand integration

The invention discloses a mobile platform control system and method, which includes the user control module, the sensor module, the core control module and the execution module. The mobile platform control method of the invention automatically controls the user to reach the destination instruction, and the core control block will automatically plan the path and control the movement. The platform moves to the destination to complete the docking with the destination; under manual control, the user controls the mobile platform to move by itself; manual control and automatic control can switch to each other.

【技术实现步骤摘要】
一种手自一体的移动平台控制系统及方法
本专利技术属于人工智能领域，具体涉及一种移动平台控制系统。
技术介绍
机器人移动平台广泛应用于工业生产与实验科研之中，基于磁导航的自动控制移动平台更是大量应用于工业agv小车、服务型移动机器人之中。但目前这种机器人移动平台局限于自主导航移动，无法手动控制，更没有一个针对在磁条上自主导航移动和在任意地方手动控制移动之间相互切换的良好的解决方案；另外，工业agv小车虽然对基于磁导航的自动控制有完善的调度系统和路径规划，但在岔路磁条的铺设上还是采用分叉角度较小，转弯半径较大的铺设方式。本专利技术提供了一种手自一体的移动平台控制系统及方法，可以使移动平台通过自主导航移动和用户手动控制移动两种控制方式控制平台移动，并且设计了一种智能自动化地在两种模式之间切换的方法，同时，本专利技术的移动平台控制方法，可以在十字交叉岔路和丁字形岔路的磁条铺设方案下灵活原地转向，节省了运动所需空间。
技术实现思路
本专利技术提供了一种手自一体的移动平台控制系统及方法。其目的在于使用户可以通过两种控制模式控制移动平台移动，手动控制模式下，由用户操作平台移动；自动控制模式下，由用户选择目的地，移动平台可以自主导航移动；并且，两种模式可以自由切换。所述控制系统包括用户控制模块、传感器模块、核心控制模块和执行模块。所述用户控制模块包括遥控模块、语音交互模块和手动控制模块；遥控模块用于选择自动导航的目的地和手动控制与自动控制的切换，所述遥控模块包括遥控信号发射器和遥控信号接收器；遥控信号接收器被配置为与上位机相连，遥控信号发射器由用户控制；用户通过遥控信号发射器下达控制命令，上位机通过遥控信号接收器接收用户下达的控制命令，优选地为遥控信号接收器通过数字IO接口与上位机相连；语音交互模块用于实现移动平台的语音控制和语音提示，所述语音交互模块被配置为与上位机相连；用户通过语音交互模块下达语音控制命令，上位机通过语音交互模块接收用户下达的语音控制命令；上位机也可以通过语音交互模块发出语音提示，优选地为语音交互模块通过串口与上位机相连；手动控制模块用于手动控制移动平台移动，所述手动控制模块为一个摇杆，所述摇杆被配置为与下位机相连；用户通过摇杆给下位机输入控制信号，下位机根据输入的控制信号，控制电机驱动模块，电机驱动模块控制车轮电机的转动方向与转速，达到手动控制移动平台移动的目的，优选地为摇杆通过模拟信号接口与下位机相连。所述传感器模块包括超声避障模块、陀螺仪模块、磁导航模块、RFID模块。所述的超声避障模块包括设置于移动平台上的若干超声波测距传感器，用于自动导航移动时躲避障碍物，所述超声波测距传感器被配置为与下位机相连，并探测周围障碍物与移动平台之间的距离，当距离小于设定的阈值时，发送报警信号，下位机接收超声波测距传感器的报警信号，并控制移动平台停止或躲避障碍物，优选地为所述的超声波测距传感器通过数字IO接口与下位机相连。所述的陀螺仪模块用于测量移动平台的转动角度，辅助定位，陀螺仪模块被配置为与下位机相连，陀螺仪模块用于测量移动平台旋转的角度，并将角度信息发送至下位机，下位机接收陀螺仪测量的角度信息，并根据角度信息控制移动平台的旋转，优选地为所述的陀螺仪模块通过串口与下位机相连。所述的磁导航模块包括设置于移动平台上的磁导航传感器和铺设于地面上的磁条，用于自动导航移动时引导移动平台沿磁条移动，所述磁导航传感器被配置为与下位机相连，磁导航传感器用于检测铺设在地面上的磁条，并将检测信号发送给下位机，下位机接收磁导航传感器检测的磁条信号，控制移动平台运动，优选地，磁导航传感器通过8路数字IO接口与下位机相连。所述的RFID模块包括设置于移动平台上的RFID传感器和设置在地面磁条上的RFID标签，用于标记磁条路线的节点，辅助定位，所述的RFID传感器被配置为与下位机相连，所述RFID标签被设置于地面所铺磁条上，RFID标签设置于目的地节点和所述岔路节点，所述RFID传感器检测RFID标签的信息，并将标签信息发送给下位机，下位机检测RFID传感器检测的RFID标签信息，进而控制移动平台移动，优选地，所述的RFID传感器通过串口与下位机相连。所述核心控制模块包括上位机和下位机；所述上位机和下位机设置于移动平台上。所述的上位机用于与用户交互，规划自动导航路径，给所述的下位机下达控制指令；所述的上位机为工控机，所述工控机有多种扩展接口，被配置为与遥控模块、语音交互模块和下位机相连；所述工控机通过遥控模块、语音交互模块与用户交互，接收用户指令，并反馈给用户语音提示；所述工控机与下位机形成双向通讯，向下位机下达控制指令，并接收下位机反馈的信息；所述工控机具有路径规划功能，根据目前移动平台所处节点位置和目的地节点位置自动规划一条路线，并向下位机下达控制指令。所述的下位机用于接收传感器模块的信息，接收手动控制信息，接收上位机的控制指令，控制执行模块运动；所述的下位机为单片机，所述单片机具有多种扩展接口，被配置为与手动控制模块、超声避障模块、陀螺仪模块、磁导航模块、RFID模块、上位机、电机驱动模块、对接模块、自动充电模块相连；所述单片机接收上位机的控制指令，并进行相应的控制；所述单片机接收传感器模块收集的信息和手动控制模块的控制信号；所述单片机控制电机驱动模块，进而控制轮子电机的转动方向和转速，实现移动平台的前进、后退、转向等运动；所述单片机控制对接模块进行与目的地的对接，使移动平台与目的地形成刚性连接；所述单片机控制自动充电模块，在自动充电位置对移动平台进行充电。优选地，所述的上位机和下位机通过串口相连，形成双向通讯。所述执行模块包括电机驱动模块、对接模块和自动充电模块；电机驱动模块用于控制电机的转动方向与转速，进而控制车轮的运动，所述电机驱动模块与下位机相连，所述电机驱动模块接收下位机的控制信号，调整车轮电机的转动方向和转速，所述电机驱动模块内部具有闭环的PID调速功能，在负载变化时，依然能够使电机稳定地以下位机控制的速度转动，所述电机驱动模块接收的下位机控制信号包括控制转动方向、电机启停的数字开关量信号和控制电机转速的PWM波信号，优选地，所述电机驱动模块通过数字IO接口和PWM波接口与下位机相连；所述的对接模块用于与目标地点实现刚性连接，所述对接模块包括第一对接接头与第二对接接头，所述对接接头包括机械连接装置和电磁连接装置；所述第一接头被设置于移动平台上，并与下位机相连，所述第二接头被设置于目的地上，所述第一接头与第二接头可以通过机械连接装置和电磁连接装置形成刚性连接，所述对接模块由下位机控制连接和断开连接，优选地，所述对接模块通过数字IO口与下位机相连；所述的自动充电模块用于给移动平台充电，所述自动充电模块包括充电接头与充电基座，所述充电接头被设置于移动平台上，并与下位机相连，所述充电基座被设置于充电目的地上，所述自动充电模块由下位机控制开始充电和停止充电，优选地，所述的自动充电模块通过数字IO口与下位机相连。所述控制方法包括两种控制模式，手动控制模式和自动控制模式；手动控制模式下，用户可以通过手动控制模块手动控制移动平台的移动；自动控制模式下，用户可以通过遥控模块或语音交互模块选择目的地，核心控制模块会自动规划路径，并控制移动平台本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种手自一体的移动平台控制系统，其特征在于：包括用户控制模块、传感器模块、核心控制模块和执行模块；所述用户控制模块包括遥控模块、语音交互模块和手动控制模块；遥控模块用于选择自动导航的目的地和手动控制与自动控制的切换；语音交互模块用于实现移动平台的语音控制和语音提示；手动控制模块用于手动控制移动平台移动；所述传感器模块包括超声避障模块、陀螺仪模块、磁导航模块、RFID模块；超声避障模块包括设置于移动平台上的若干超声波传感器，用于自动导航移动时躲避障碍物；陀螺仪模块用于测量移动平台的转动角度，辅助定位；磁导航模块包括设置于移动平台上的磁导航传感器和铺设于地面上的磁条，用于自动导航移动时引导移动平台沿磁条移动；RFID模块包括设置于移动平台上的RFID传感器和设置在地面磁条上的RFID标签，用于标记磁条路线的节点，辅助定位；所述核心控制模块包括上位机和下位机，所述上位机和下位机设置于移动平台上，上位机用于与用户交互，规划自动导航路径，给下位机下达控制指令；下位机用于接收传感器模块的信息，接收手动控制信息，接收上位机的控制指令，控制执行模块运动；所述执行模块包括电机驱动模块、对接模块和自动充电模块；电机驱动模块用于控制电机的转动方向与转速，进而控制车轮的运动；对接模块用于与目标地点实现刚性连接；自动充电模块用于给移动平台充电。所述的移动平台控制系统的连接方式为：超声避障模块、陀螺仪模块、磁导航模块和RFID模块通过接口与下位机相连；手动控制模块通过接口与下位机相连；遥控模块和语音交互模块通过接口上位机相连；上位机与下位机通过串口相连，形成双向通讯；下位机通过接口与电机驱动模块、对接模块和自动充电模块相连。...

【技术特征摘要】
1.一种手自一体的移动平台控制系统，其特征在于：包括用户控制模块、传感器模块、核心控制模块和执行模块；所述用户控制模块包括遥控模块、语音交互模块和手动控制模块；遥控模块用于选择自动导航的目的地和手动控制与自动控制的切换；语音交互模块用于实现移动平台的语音控制和语音提示；手动控制模块用于手动控制移动平台移动；所述传感器模块包括超声避障模块、陀螺仪模块、磁导航模块、RFID模块；超声避障模块包括设置于移动平台上的若干超声波传感器，用于自动导航移动时躲避障碍物；陀螺仪模块用于测量移动平台的转动角度，辅助定位；磁导航模块包括设置于移动平台上的磁导航传感器和铺设于地面上的磁条，用于自动导航移动时引导移动平台沿磁条移动；RFID模块包括设置于移动平台上的RFID传感器和设置在地面磁条上的RFID标签，用于标记磁条路线的节点，辅助定位；所述核心控制模块包括上位机和下位机，所述上位机和下位机设置于移动平台上，上位机用于与用户交互，规划自动导航路径，给下位机下达控制指令；下位机用于接收传感器模块的信息，接收手动控制信息，接收上位机的控制指令，控制执行模块运动；所述执行模块包括电机驱动模块、对接模块和自动充电模块；电机驱动模块用于控制电机的转动方向与转速，进而控制车轮的运动；对接模块用于与目标地点实现刚性连接；自动充电模块用于给移动平台充电。所述的移动平台控制系统的连接方式为：超声避障模块、陀螺仪模块、磁导航模块和RFID模块通过接口与下位机相连；手动控制模块通过接口与下位机相连；遥控模块和语音交互模块通过接口上位机相连；上位机与下位机通过串口相连，形成双向通讯；下位机通过接口与电机驱动模块、对接模块和自动充电模块相连。2.根据权利要求1所述的一种手自一体的移动平台控制系统，其特征在于：所述遥控模块包括遥控信号发射器和遥控信号接收器；遥控信号接收器被配置为与上位机相连，遥控信号发射器由用户控制；用户通过遥控信号发射器下达控制命令，上位机通过遥控信号接收器接收用户下达的控制命令，优选地，所述的遥控信号接收器通过数字IO接口与上位机相连。3.根据权利要求1所述的一种手自一体的移动平台控制系统，其特征在于：所述语音交互模块被配置为与上位机相连，用户通过语音交互模块下达语音控制命令，上位机通过语音交互模块接收用户下达的语音控制命令；上位机也可以通过语音交互模块发出语音提示，优选地，所述的语音交互模块通过串口与上位机相连。4.根据权利要求1所述的一种手自一体的移动平台控制系统，其特征在于：所述手动控制模块为一个摇杆，所述摇杆被配置为与下位机相连；用户通过摇杆给下位机输入控制信号，下位机根据输入的控制信号，控制电机驱动模块，电机驱动模块控制车轮电机的转动方向与转速，达到手动控制移动平台移动的目的，优选地，所述的摇杆通过模拟信号接口与下位机相连。5.根据权利要求1所述的一种手自一体的移动平台控制系统，其特征在于：所述超声波避障模块为若干超声波测距传感器，所述超声波测距传感器被配置为与下位机相连，并探测周围障碍物与移动平台之间的距离，当距离小于设定的阈值时，发送报警信号，下位机接收超声波测距传感器的报警信号，并控制移动平台停止或躲避障碍物，优选地，所述的超声波测距传感器通过数字IO接口与下位机相连。6.根据权利要求1所述的一种手自一体的移动平台控制系统，其特征在于：所述陀螺仪模块被配置为与下位机相连，陀螺仪模块用于测量移动平台旋转的角度，并将角度信息发送至下位机，下位机接收陀螺仪测量的角度信息，并根据角度信息控制移动平台的旋转，优选地，所述的陀螺仪模块通过串口与下位机相连。7.根据权利要求1所述的一种手自一体的移动平台控制系统，其特征在于：所述磁导航传感器被配置为与下位机相连，磁导航传感器用于检测铺设在地面上的磁条，并将检测信号发送给下位机，下位机接收磁导航传感器检测的磁条信号，控制移动平台运动，优选地，所述的磁导航传感器通过8路数字IO接口与下位机相连。8.根据权利要求1所述的一种手自一体的移动平台控制系统，其特征在于：所述磁条铺设于室内地上，磁条铺设可以存在岔路，所述岔路为十字交叉岔路或丁字岔路。9.根据权利要求1所述的一种手自一体的移动平台控制系统，其特征在于：所述RFID传感器被配置为与下位机相连，所述RFID标签被设置于地面所铺磁条上，RFID标签设置于目的地节点和所述岔路节点，所述RFID传感器检测RFID标签的信息，并将标签信息发送给下位机，下位机检测RFID传感器检测的RFID标签信息，进而控制移动平台移动，优选地，所述的RFID传感器通过串口与下位机相连。10.根据权利要求1所述的一种手自一体的移动平台控制系统，其特征在于：所述上位机为工控机；所述工控机有多种扩展接口，被配置为与遥控模块、语音交互模块和下位机相连；所述工控机通过遥控模块、语音交互模块与用户交互，接收用户指令，并反馈给用户语音提示；所述工控机与下位机形成双向通讯，向下位机下达控制指令，并接收下位机反馈的信息；所述工控机具有路径规划功能，根据目前移动平台所处节点位置和目的地节点位置自动规划一条路线，并向下位机下达控制指令。11.根据权利要求1所述的一种手自一体的移动平台控制系统，其特征在于：所述下位机为单片机；所述单片机具有多种扩展接口，被配置为与手动控制模块、超声避障模块、陀螺仪模块、磁导航模块、RFID模块、上位机、电机驱动模块、对接模块、自动充电模块相连；所述单片机接收上位机的控制指令，并进行相应的控制；所述单片机接收传感器模块收集的信息和手动控制模块的控制信号；所述单片机控制电机驱动模块，进而控制轮子电机的转动方向和转速，实现移动平台的前进、后退、转向等运动；所述单片机控制对接模块进行与目的地的对接，使移动平台与目的地形成刚性连接；所述单片机控制自动充电模块，在自动充电位置对移动平台进行充电。12.根据权利要求1所述的一种手自一体的移动平台控制系统，其特征在于：所述的上位机和所述的下位机通过串口相连，形成双向通讯。13.根据权利要求1所述的一种手自一体的移动平台控制系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁秋时，林冠，韩征和，
申请(专利权)人：北京益康生活智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11