一种基于分布式硬件架构巡检机器人系统构建方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于分布式硬件架构巡检机器人系统构建方法，包括：步骤一、基于CAN总线配置中控计算机和授时单元；步骤二、基于网络总线配置网络交互模块；步骤三、基于网络总线配置硬件授时的网络设备组；步骤四、基于CAN总线配置自主对时的运动控制模块；步骤五、基于CAN总线配置自主对时的业务功能模块；步骤六、添加新功能模块，并进行时间同步配置。在本发明专利技术中，可对机器人系统制定统一硬件接口，方便功能定制，推进机器人批量化与产业化；针对多硬件系统管理系统很难确定数据发生时间，提出一种采用高精度授时的CAN总线硬件同步方法，解决在巡检机器人系统中因数据时间不同步对机器人定位、控制等带来不利影响，提升巡检机器人整体性能。机器人整体性能。机器人整体性能。

【技术实现步骤摘要】
一种基于分布式硬件架构巡检机器人系统构建方法


[0001]本专利技术涉及智能机器人领域，具体为一种基于分布式硬件架构巡检机器人系统构建方法。

技术介绍

[0002]随着工业化的发展，智能巡检机器人被广泛用于管廊、隧道、电力以及机房等相关区域。主要用于实现对区域环境内的环境参数、设备运行状态、设施完好度等内容的巡检，用来代替传统的人工巡检，可长时间不间断巡检，降低传统人工巡检作业带来安全隐患。
[0003]但现阶段的巡检机器人基本大部分采用集中控制模式和定制开发模式，当场景改变或存在业务功能添加时，需要对硬件统一改动，其任务工作量较大。另外机器人一般采用多传感器融合进行感知、定位等，大部分忽略了多传感器数据发生时间问题，对机器人的总体性能带来一定的干扰和不确定性。

技术实现思路
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[0004]本专利技术的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。为了实现根据本专利技术的这些目的和其它优点，提供了一种基于分布式硬件架构巡检机器人系统构建方法，包括：步骤一、基于CAN总线配置中控计算机和授时单元；步骤二、基于网络总线配置网络交互模块；步骤三、基于网络总线配置硬件授时的网络设备组；步骤四、基于CAN总线配置自主对时的运动控制模块；步骤五、基于CAN总线配置自主对时的业务功能模块；步骤六、添加新功能模块，并进行时间同步配置。
[0005]优选的是，其中，所述中控计算机通过内置的CAN卡接入CAN总线；所述授时单元挂载到CAN总线上。
[0006]优选的是，其中，所述网络交互模块的配置方法为：所述网络交互模块包括一个网络交换机；所述中控计算机通过内置的网卡连接网络交换机的公网口，且与远程监控平台进行无线通信。
[0007]优选的是，其中，所述网络设备组的配置方法包括：
[0008]S31、配置感知模块和导航定位模块；所述感知模块和定位导航模块中配置有共有的且挂载在CAN总线上的超声波测距单元；所述超声波测距单元由超声波传感器及其驱动电路组成；所述定位导航模块中配置有挂载在CAN总线上的惯性导航单元；所述惯性导航单元由陀螺仪、加速度计、地磁计组成；
[0009]S32、所述感知模块和导航定位模块中具有局域网口的设备(激光雷达、可见光相机、红外相机)组成一个网络设备组；所述网络设备组通过多个局域网口连接所述网络交换机；
[0010]S33、所述授时单元内置的高精度时钟模块通过硬件时钟接口与所述网络设备组各自的时钟接口进行对接，通过产生的秒脉冲信号(PPM)对所述网络设备组进行硬件授时。
[0011]优选的是，其中，所述运动控制模块的配置方法包括：
[0012]S41、所述运动控制模块包括移动平台控制单元和云台控制单元；所述移动平台控制单元是由两个伺服电机组成的差速控制移动平台；所述移动平台控制单元通过CAN总线接收外部指令，解析后通过驱动电路控制两个所述伺服电机的转速，完成机器人的运动控制；两个所述伺服电机分别连接有用于反馈相关运动参数的编码器；所述云台控制单元是由二自由度云台及其控制电路组成，通过控制云台的旋转，对机器人巡检业务中的相关目标进行对准作业；
[0013]S42、所述运动控制模块通过所述授时单元产生的时间参考报文，然后根据CAN协议进行自主对时。
[0014]优选的是，其中，所述业务功能模块的配置方法包括：
[0015]S51、所述业务功能模块包括：联动控制单元、气体检测单元、对讲控制单元；所述联动控制单元由蓝牙模块及其控制电路组成，用于机器人与业务场景中其它智能设备进行交互控制，在隧道巡检作业中，可通过所述联动控制单元控制隧道电动门的开关；所述气体检测单元由气体传感器及其控制电路组成，用于检测业务场景中相关气体浓度；所述对讲控制单元，由麦克风、喇叭及其驱动电路组成，后台管理人员可以通过所述对讲控制单元与机器人附近的相关人员进行对讲；
[0016]S52、所述业务功能模块通过所述授时单元产生的时间参考报文，然后根据CAN协议进行自主对时。
[0017]优选的是，其中，所述新功能模块的添加配置方法为：待加入的新功能模块先发送初始数据帧到所述中控计算机中以申请加入系统；所述中控计算机再按照S52的流程对所述新功能模块进行自主对时的配置。
[0018]本专利技术至少包括以下有益效果：
[0019]本专利技术提供的一种分布式硬件架构巡检机器人系统构建方法，与当前巡检机器人系统相比，采用总线控制技术，将巡检机器人按照数据接口分为两类，具有网络接口的通过网络总线进行管理控制，其它数据接口的通过CAN总线接入主控制器，首先这种方式减少接入巡检机器人主控制器的接口种类(只有网口与CAN总线接口)，便于系统拓展；另外引入高精度时钟模块与软件时钟同步方法，进行分部式结构下的数据的时间管理，便于进行数据时钟同步，去除在建模以及处理过程中因数据不同步带来误差等不利影响。本专利技术的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本专利技术的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明：
[0020]图1为本专利技术的系统硬件框架图；
[0021]图2为本专利技术的网络设备组与网络交换机的连接结构图；
[0022]图3为本专利技术的软件模块结构图；
[0023]图4为本专利技术的巡检机器业务流程；
[0024]图5为本专利技术的各模块基于CAN总线进行自主对时的同步流程；
[0025]图6为本专利技术的网络交互模块框架图；
[0026]图7为本专利技术的决策规划模块框架图；
[0027]图8为本专利技术的感知模块框架图；
[0028]图9为本专利技术的定位导航模块框架图；
[0029]图10为本专利技术的运动控制模块框架图；
[0030]图11为本专利技术的业务功能框架图；
具体实施方式
[0031]下面结合附图对本专利技术做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。需要说明的是，在本专利技术的描述中，术语指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。在本专利技术的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。此外，在本专利技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于分布式硬件架构巡检机器人系统构建方法，其特征在于，包括：步骤一、基于CAN总线配置中控计算机和授时单元；步骤二、基于网络总线配置网络交互模块；步骤三、基于网络总线配置硬件授时的网络设备组；步骤四、基于CAN总线配置自主对时的运动控制模块；步骤五、基于CAN总线配置自主对时的业务功能模块；步骤六、添加新功能模块，并进行时间同步配置。2.如权利要求1所述的一种基于分布式硬件架构巡检机器人系统构建方法，其特征在于，所述中控计算机通过内置的CAN卡接入CAN总线；所述授时单元挂载到CAN总线上。3.如权利要求1所述的一种基于分布式硬件架构巡检机器人系统构建方法，其特征在于，所述网络交互模块的配置方法为：所述网络交互模块包括一个网络交换机；所述中控计算机通过内置的网卡连接网络交换机的公网口，且与远程监控平台进行无线通信。4.如权利要求1所述的一种基于分布式硬件架构巡检机器人系统构建方法，其特征在于，所述网络设备组的配置方法包括：S31、配置感知模块和导航定位模块；所述感知模块和定位导航模块中配置有共有的且挂载在CAN总线上的超声波测距单元；所述超声波测距单元由超声波传感器及其驱动电路组成；所述定位导航模块中配置有挂载在CAN总线上的惯性导航单元；所述惯性导航单元由陀螺仪、加速度计、地磁计组成；S32、所述感知模块和导航定位模块中具有局域网口的设备(激光雷达、可见光相机、红外相机)组成一个网络设备组；所述网络设备组通过多个局域网口连接所述网络交换机；S33、所述授时单元内置的高精度时钟模块通过硬件时钟接口与所述网络设备组各自的时钟接口进行对接，通过产生的秒脉冲信号(PPM)对所述网络设备组进行硬件授时。5.如权利要求1所述的一种基于分布式硬件架...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋涛，邓钦，李晨，何炼，唐达，
申请(专利权)人：四川智动木牛智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：