基于视觉辅助的地面广告清除机器人控制系统及控制设备技术方案

基于视觉辅助的地面广告清除机器人控制系统及控制设备。国外在清除地面广告的技术方法上，主要是应用高压水来解决。通过高压泵产生的强大的水压力冲刷小广告的表面来清除广告。本发明专利技术由主控模块发出指令直接控制图像控制模块，由图像控制模块发出信号应用到单目摄像头对要清除的地面进行图像采集和处理，处理后的数据信息反馈给电机控制模块和舵机控制模块进行控制，并动态扫描电机反馈模块的实时状态，使机器人能够自动寻找地面广告并清除；同时，由无线通信模块发出的指令，控制上位机和小广告清除机器人的直接通信，可完成远程控制、数据跟踪；应用程序下载调试模块与上位机搭配编程开发环境，进行程序修改和维护。本发明专利技术用于地面广告清除机器人。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于机器人控制
具体涉及一种基于视觉辅助的地面广告清除机 器人控制系统及相关设备。
技术介绍
被称为“城市牛皮癣”的小广告无处不在，“城市牛皮癣”的存在已经成为城市一道 不和谐的景观。一方面对市容市貌造成污染，有碍观瞻，严重影响城市形象；另一方面也带 来许多社会隐患，影响市民生活。因此清除地面污渍(小广告)是城市清洁工作的重要任 务之一。随着机器人技术及其支持技术的迅速发展，机器人的应用已经逐渐从工业领域向 军事、医疗、农业、服务等领域渗透。如果能设计出一种地面广告清除机器人控制系统，将能 很好的解决上述问题。国外在清除地面广告的技术方法上，主要是应用高压水来解决。通过高压泵产生 的强大的水压力冲刷小广告的表面来清除广告。德国的一些公司在这方面走在前列，如德 国的Kranzle公司生产的大力神产品，但其高压清洗在国内的效果不理想。主要是技术使 用和能源运用方面存在问题。北京康博思铭公司开发了一款广告清除产品，它的原理是利 用高温蒸汽作为清洗介质，以液化石油气做燃料，开机后一段时间内会产生高温蒸汽，然后 利用喷出的高温气体去冲刷小广告。该产品相对于大力神来说有了一定的针对性，应该说 是一个大的进步，但是，在设计上也存在一些问题。比如，高温蒸汽容易伤人；依然存在水资 源的浪费，用液化气罐作为动力源危险性高；手持手柄在长时间的高温作用下，容易过热伤 害操作员等问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种地面广告清除机器人控制系统；该控制系统基于视觉 辅助进行设计开发，应用单目摄像机对地面状况进行实时动态采集并进行相应的处理；由 于处理后的数据较少，便于系统的存储与计算，结构模块化层次分明，实现起来相对简单方 便。上述专利技术的目的通过以下的技术方案实现基于视觉辅助的地面广告清除机器人控制装置，其组成包括支架，主控模块，控 制装置还包括与所述的主控模块连接的单目摄像头，与所述的单目摄像头连接的电机控制 模块和舵机控制模块，与小广告清除机器人联系的无线通信模块，应用程序下载调试模块 与上位工控机；所述的主控模块和电源都分别连接图像控制模块、所述的无线通信模块、所 述的电机控制模块、所述的舵机控制模块和所述的程序下载调试模块、电机反馈模块。所述的基于视觉辅助的地面广告清除机器人控制装置，所述的支架包括带有车轱 辘的横向刚性支架，所述的横向刚性支架连接竖向刚性支架，在所述的竖向刚性支架的左 侧装有与所述的横向刚性支架连接的所述的磨头，所述的磨头上方连接装在所述的横向刚 性支架上的磨头旋转驱动电机，所述的磨头旋转驱动电机通过磨头升降连杆连接磨头升降驱动电机和磨头升降弹簧，在所述的竖向刚性支架的右侧装有与所述的横向刚性支架连接 的控制系统，所述的控制系统连接无线通讯装置，所述的横向刚性支架的尾部连接行进驱 动电机和外置编码器，所述的横向刚性支架的前部装有与所述的磨头旋转驱动电机连接的 转向驱动电机，所述的竖向刚性支架顶端装有所述的单目摄像头。所述的基于视觉辅助的地面广告清除机器人控制装置，所述的主控模块是用辅助 视觉系统进行移动清除的；以飞思卡尔半导体公司16位单片机型号MC9S12XS128B为核心 的主控芯片及芯片初始化电路组成的，所述的图像采集模块是采用摄像头型号0V6620驱 动芯片进行摄像头驱动，为主控芯片提供很好的数字图像信息、行中断和场中断标识位，且 具有356*292的分辨率和每秒50场的高采集速度，通过主控芯片捕捉相应的信号，或产生 中断或输入比较来判断接收图像数据。所述的基于视觉辅助的地面广告清除机器人控制装置，所述的电机控制模块是由 电机驱动芯片和两直流电机组成，采用1片L298n电机驱动芯片控制2个直流电机。所述的基于视觉辅助的地面广告清除机器人控制装置，所述的舵机控制模块包括 控制地面广告清除机器人转向的驱动装置和磨头上下升降的驱动装置；所述的无线通讯模 块采用Zigbee作为通信载体，使用串口连接方式，所选Zigbee具有外置天线3db及任意可 设波特率的性能，控制上位机和小广告清除机器人的直接通信。所述的基于视觉辅助的地面广告清除机器人控制装置，所述的程序下载调试模块 采用专用的飞思卡尔单片机的下载调试模块MC908JB16芯片设计；该模块是搭配专用编程 开发环境和在线跟踪调试环境，完成程序的修改和维护的专用模块。基于视觉辅助的地面广告清除机器人控制系统，由主控模块发出指令直接控制图 像控制模块，由图像控制模块发出信号应用到单目摄像头对要清除的地面进行图像采集和 处理，处理后的数据信息反馈给电机控制模块和舵机控制模块进行控制，并动态扫描电机 反馈模块的实时状态，使机器人能够自动寻找地面广告并清除；同时，由无线通信模块发出 的指令，控制上位机和小广告清除机器人的直接通信，完成远程控制、数据跟踪；应用程序 下载调试模块与上位机搭配编程开发环境，进行程序修改和维护。所述的基于视觉辅助的地面广告清除机器人控制系统，所述的电机反馈模块将移 动装置的转动圈数和位置反馈给主控芯片当中的外置编码器，使主控芯片感知电机的运动 状况，获知小车的运动距离；所述的电机控制模块直流电机分别作为地面广告清除机器人 的移动驱动装置和清除驱动装置；移动驱动装置连接运动轮杆齿轮组，实现轮胎的同步； 清除驱动装置用来驱动底端磨头，完成清除动作所述的转向驱动装置分别连在两个轮子的 转向杆端，完成轮子的转向动作；磨头上下升降的驱动装置进行角度旋转，推动弹簧杆的升 降。有益效果1.本专利技术基于视觉辅助的控制系统，机器人能够较为准确的识别地面广告的尺寸 和位置，并可以自动清除广告，动态性能良好，误差较小，系统的稳定性和抗干扰能力强。2.本专利技术避免了由于人的参与而造成的安全问题以及系统误操作。3.本专利技术能够完成对地面目标广告的识别与清除，是地面广告清除机器人的关键 技术之一，其控制系统性决定了机器人能否完成规定的工作任务。4.本专利技术应用无线通信模块发出的指令，控制上位机和小广告清除机器人的直接通信，可完成远程控制、数据跟踪、实验调试，操作简单，实用性好。附图说明图1是本专利技术控制系统结构图。图2是本专利技术地面广告清除机器人的结构图。图3是图2的俯视图。图4本专利技术的系统电路图。图5本专利技术中7. 2V-5V稳压电路图。图6本专利技术中电机接口的电路图。图7本专利技术中测试信号灯的电路图。图8本专利技术中电机驱动外围电路电路图。图9本专利技术中舵机接口电路图。图10本专利技术中下载调试接口电路图。图11本专利技术中供电模块电路图。图12本专利技术中无线通信模块电路图。图13本专利技术中光电编码输入电路图。图14本专利技术中摄像头输入接口电路图。具体实施例方式实施例1 基于视觉辅助的地面广告清除机器人控制系统，支架，主控模块，与所述的主控模 块连接的单目摄像头，与所述的单目摄像头连接的电机控制模块和舵机控制模块，与小广 告清除机器人联系的无线通信模块，应用程序下载调试模块与上位工控机。所述的主控模 块1连接图像控制模块2、无线通信模块3、电机控制模块4、舵机控制模块5和程序下载调 试模块6，所述的图像控制模块2、无线通信模块3、电机控制模块4、舵机控制模块5和程序 下载调试模块6连接电源7，所述的电源7连接电机反馈模块8，所述的电机反馈模块8连 接主控模块1。基本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于视觉辅助的地面广告清除机器人控制装置，其组成包括：支架，主控模块，其特征是：控制装置还包括与所述的主控模块连接的单目摄像头，与所述的单目摄像头连接的电机控制模块和舵机控制模块，与小广告清除机器人联系的无线通信模块，应用程序下载调试模块与上位工控机；所述的主控模块和电源都分别连接图像控制模块、所述的无线通信模块、所述的电机控制模块、所述的舵机控制模块和所述的程序下载调试模块、电机反馈模块。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李东洁，邹宇，肖万哲，王金玉，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：93[中国|哈尔滨]