【技术实现步骤摘要】
一种六轮驱动快速无人驾驶巡逻车系统及工作方法
本专利技术涉及一种无人驾驶巡逻车系统及工作方法,具体是一种六轮驱动快速无人驾驶巡逻车系统及工作方法。
技术介绍
随着现代化建设的速度加快,超级市场、大型码头、国际机场、各种会展中心、大型物流仓库、高级酒店、医院等场所的数量和规模不断增加,各种大型生活小区和活动场所日益增多,人类活动和物流运输等变得更为复杂,需要大量的人力、物力和安保资源确保这个系统安全运作。目前的安保技术主要以人力巡逻和CCD摄像机定位监控为主,这两种方式已不能满足现有大规模复杂环境的安保需求,采用安保机器人替代人类巡逻的安保巡逻自动化系统可解决眼前的燃眉之急,因为安保巡逻自动化系统不仅可以进一步提高安保系统的稳定性、安全性和实时性,而且可有效节约人工成本。无人驾驶巡逻车作为一种新型特殊安保类机器人,能够通过传感器感知环境和本身状态并实现避障,穿梭于熙熙攘攘的人群和各种各样障碍物,完成自主巡逻任务。无人驾驶巡逻车进行定时、定点、不间断流动式的监控与巡逻是解决安保巡逻自动化最好的解决方案。无人驾驶巡逻车将环境感知、动态决策、路线规划以及行为控制集中于一体的多功能复合系统,它利用车载传感器来感知车辆周围环境,并根据感知所获得的道路、巡逻车辆位置、障碍物和可疑危险物信息,控制车辆的转向和速度,从而使车辆能够安全、可靠地在巡逻路径上行驶。无人驾驶巡逻车集自动控制、体系结构、人工智能、视觉计算等众多技术于一体,是计算机科学、模式识别和智能控制技术高度发展的产物,在国防和国民经济领域具有广阔的应用前景。目前,智能无人驾驶巡逻车发展还处于起步阶段,无论是何种 ...
【技术保护点】
1.一种六轮驱动快速无人驾驶巡逻车系统,其特征在于,包括六轮驱动系统、前盲区探测避障系统、后盲区探测避障系统、环境探测系统和中心控制系统,所述六轮驱动系统包括直流无刷伺服电机驱动器、直流无刷伺服电机X、90度行星减速机X、直流无刷伺服电机Y、90度行星减速机Y、直流无刷伺服电机Z、90度行星减速机Z、直流无刷伺服电机R、90度行星减速机R、直流无刷伺服电机U、90度行星减速机U、直流无刷伺服电机V和90度行星减速机V,直流无刷伺服电机驱动器分别与直流无刷伺服电机X、直流无刷伺服电机Y、直流无刷伺服电机Z、直流无刷伺服电机R、直流无刷伺服电机U和直流无刷伺服电机V连接,直流无刷伺服电机X与90度行星减速机X的输入端传动连接,90度行星减速机X的输出端与驱动轮Ⅰ传动连接,直流无刷伺服电机Y与90度行星减速机Y的输入端传动连接,90度行星减速机Y的输出端与驱动轮Ⅱ传动连接,直流无刷伺服电机Z与90度行星减速机Z的输入端传动连接,90度行星减速机Z的输出端与驱动轮Ⅲ传动连接,直流无刷伺服电机R与90度行星减速机R的输入端传动连接,90度行星减速机R的输出端与驱动轮Ⅳ传动连接,直流无刷伺服电机U ...
【技术特征摘要】
2018.03.19 CN 20181022455141.一种六轮驱动快速无人驾驶巡逻车系统,其特征在于,包括六轮驱动系统、前盲区探测避障系统、后盲区探测避障系统、环境探测系统和中心控制系统,所述六轮驱动系统包括直流无刷伺服电机驱动器、直流无刷伺服电机X、90度行星减速机X、直流无刷伺服电机Y、90度行星减速机Y、直流无刷伺服电机Z、90度行星减速机Z、直流无刷伺服电机R、90度行星减速机R、直流无刷伺服电机U、90度行星减速机U、直流无刷伺服电机V和90度行星减速机V,直流无刷伺服电机驱动器分别与直流无刷伺服电机X、直流无刷伺服电机Y、直流无刷伺服电机Z、直流无刷伺服电机R、直流无刷伺服电机U和直流无刷伺服电机V连接,直流无刷伺服电机X与90度行星减速机X的输入端传动连接,90度行星减速机X的输出端与驱动轮Ⅰ传动连接,直流无刷伺服电机Y与90度行星减速机Y的输入端传动连接,90度行星减速机Y的输出端与驱动轮Ⅱ传动连接,直流无刷伺服电机Z与90度行星减速机Z的输入端传动连接,90度行星减速机Z的输出端与驱动轮Ⅲ传动连接,直流无刷伺服电机R与90度行星减速机R的输入端传动连接,90度行星减速机R的输出端与驱动轮Ⅳ传动连接,直流无刷伺服电机U与90度行星减速机U的输入端传动连接,90度行星减速机U的输出端与驱动轮Ⅴ传动连接,直流无刷伺服电机V与90度行星减速机V的输入端传动连接,90度行星减速机V的输出端与驱动轮Ⅵ传动连接;驱动轮Ⅰ、驱动轮Ⅱ、驱动轮Ⅲ、驱动轮Ⅳ、驱动轮Ⅴ和驱动轮Ⅵ均设有速度及加速度检测编码器;所述前盲区探测避障系统由超声波探测器US1~US3组成,超声波探测器US1~US3固定在巡逻车的前端;所述后盲区探测避障系统由超声波探测器US4~US6组成,超声波探测器US4~US6固定在巡逻车的后端;所述环境探测系统由单线激光雷达L1~L3和CCD摄像机组成,CCD摄像机固定在巡逻车顶部,单线激光雷达L1处于巡逻车顶部且探测方向与水平面呈一定角度,单线激光雷达L2处于巡逻车前端且探测方向为水平向前,单线激光雷达L3处于巡逻车后端且探测方向为水平向后;所述中心控制系统包括中心控制器、ARM控制器和FPGA可编程控制器,中心控制器与ARM控制器和FPGA可编程控制器数据连接,单线激光雷达L1~L3和CCD摄像机与中心控制器数据连接,编码器与FPGA可编程控制器数据连接,ARM控制器与FPGA可编程控制器和超声波探测器US1~US6数据连接,FPGA可编程控制器与直流无刷伺服电机驱动器连接,电源为直流无刷伺服电机驱动器供电,电源通过电源转换模块为ARM控制器、FPGA可编程控制器、超声波探测器US1~US6、单线激光雷达L1~L3和CCD摄像机供电。2.根据权利要求1所述的一种六轮驱动快速无人驾驶巡逻车系统,其特征在于,所述中心控制器为基于NUC7的NUC计算机,所述ARM控制器为STM32F767控制器。3.根据权利要求1所述的一种六轮驱动快速无人驾驶巡逻车系统,其特征在于,所述单线激光雷达L1的探测方向与水平面的夹角为4~6°;单线激光雷达L2距离地面的高度为10cm~30cm;单线激光雷达L3距离地面的高度为10cm~30cm。4.根据权利要求1所述的一种六轮驱动快速无人驾驶巡逻车系统,其特征在于,所述直流无刷伺服电机X、直流无刷伺服电机Y、直流无刷伺服电机Z、直流无刷伺服电机R、直流无刷伺服电机U和直流无刷伺服电机V均为稀土永磁无刷直流伺服电机。5.一种六轮驱动快速无人驾驶巡逻车系统的工作方法,其特征在于,具体步骤为:A、无人驾驶巡逻车未进行巡逻工作之前,通过人工遥控的方式控制巡逻车完成所需巡逻的区域的行走,在行走过程中,通过单线激光雷达L1~L3和CCD摄像机实时进行环境探测,并将探测的数据返给NUC计算机和FPGA可编程控制器,NUC计算机和FPGA可编程控制器分析处理后最终形成整个巡逻区域的环境地图,然后通过ARM控制器发送给总站进行存储,同时总站内存储巡逻车在巡逻区域内各个巡逻点的位置信息;B、无人驾驶巡逻车启动巡逻之前,NUC计算机通过总站调取无人驾驶巡逻车的巡逻点信息,同时结合形成整个巡逻区域的环境地图及导航信息,所述导航信息为确定无人驾驶巡逻车的导航方式为双边导航、左单边导航、右单边导航和基于陀螺仪的惯性导航中的一种,完成巡逻车的预行驶路径规划,然后ARM控制器控制超声波探测器US1~US6开启,若超声波探测器US1~US6反馈检测到障碍物信息,则ARM控制器发出信号控制FPGA可编程控制器停止工作,进而使FPGA可编程控制器封锁直流无刷伺服电机X、直流无刷伺服电机Y、直流无刷伺服电机Z、直流无刷伺服电机R、直流无刷伺服电机U和直流无刷伺服电机V的伺服控制,并等待障碍物的清除;若无障碍物信息反馈,则ARM控制器发出信号控制FPGA可编程控制器开始工作,进而FPGA可编程控制器解锁直流无刷伺服电机X、直流无刷伺服电机Y、直流无刷伺服电机Z、直流无刷伺服电机R、直流无刷伺服电机U和直流无刷伺服电机V的伺服控制,使巡逻车开始启动;C、巡逻车的巡逻开始启动后,单线激光雷达L1~L3和CCD摄像机实时进行环境探测,并将数据反馈给NUC计算机,NUC计算机和FPGA可编程控制器将反馈数据生成的实时环境地图与存储的环境地图进行比对,从而确定无人驾驶巡逻车所处的实时位置,ARM控制器通过NUC计算机反馈的单线激光雷达L1~L3和CCD摄像机的图像数据,ARM控制器通过FPGA可编程控制器调整直流无刷伺服电机X、直流无刷伺服电机Y、直流无刷伺服电机Z、直流无刷伺服电机R、直流无刷伺服电机U和直流无刷伺服电机V的伺服控制,进而完成无人驾驶巡逻车的初始化位置调整,使无人驾驶巡逻车处于预行驶路径上进入自动巡逻模式;D、无人驾驶巡逻车处于自动巡逻模式时,单线激光雷达L1~L3和CCD摄像机继续实时进行环境探测,同时编码器实时检测巡逻车的速度及加速度数据,并将数据反馈给NUC计算机和FPGA可编程控制器,NUC计算机和FPGA可编程控制器经分析处理后确定无人驾驶巡逻车所处的实时位置,并将该实时位置与预行驶路径进行比对确定偏移距离,然后NUC计算机发出偏移距离数据给ARM控制器,ARM控制器通过FPGA可编程控制器调整直流无刷伺服电机X、直流无刷伺服电机Y、直流无刷伺服电机Z、直流无刷伺服电机R、直流无刷伺服电机U和直流无刷伺服电机V的伺服控制,进而使无人驾驶巡逻车沿着预行驶路径进行整个巡逻过程;E、若在预行驶路径过程中单线激光雷达L1~L3和CCD摄像机检测到存在障碍物,将数据反馈给NUC计算机,NUC计算机和FPGA...
【专利技术属性】
技术研发人员:杨锐敏,
申请(专利权)人:徐州艾奇机器人科技有限公司,
类型:发明
国别省市:江苏,32
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