Y、Z軸方向的速度vx、vy、wz，并將其返回給上位機(jī)：
[0029] 所述超聲波傳感器分別安裝在移動(dòng)底盤4個(gè)方向上，采用分時(shí)控制的方法依次對 各個(gè)超聲波傳感器進(jìn)行測量。超聲波的上閾值與下閾值分別為!；與?\，所在方向的速度范 圍為〇~，將超聲波上下閾值與速度最大最小值呈線性對應(yīng)，可獲得對應(yīng)速度的閾值距 離。當(dāng)移動(dòng)底盤所在速度方向與障礙物的距離小于該閾值時(shí)，控制移動(dòng)底盤停止移動(dòng)，否 貝1J，移動(dòng)底盤保持原有的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。4個(gè)方向同理。
【附圖說明】
[0030] 圖1為本發(fā)明中護(hù)理機(jī)器人整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031] 圖2為本發(fā)明中護(hù)理機(jī)器人全向移動(dòng)底盤模塊結(jié)構(gòu)組成示意圖；
[0032] 圖3為本發(fā)明中護(hù)理機(jī)器人自主充電模塊結(jié)構(gòu)組成示意圖；
[0033] 圖4為本發(fā)明中護(hù)理機(jī)器人顯示屏模塊結(jié)構(gòu)組成示意圖；
[0034] 圖5為本發(fā)明中護(hù)理機(jī)器人整體詳細(xì)結(jié)構(gòu)示意圖；
【具體實(shí)施方式】
[0035] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0036] 本發(fā)明為一種護(hù)理機(jī)器人與運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，包括硬件平臺(tái)1和運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)2 ;硬 件平臺(tái)1為該機(jī)器人的機(jī)械系統(tǒng)及主體部分，是傳感器系統(tǒng)、控制系統(tǒng)的承載平臺(tái)，運(yùn)動(dòng)控 制系統(tǒng)2實(shí)現(xiàn)了護(hù)理機(jī)器人全向靈活運(yùn)動(dòng)、自主避障、自主充電等功能。
[0037] 所述硬件平臺(tái)1包括全向移動(dòng)底盤11、軀干骨架結(jié)構(gòu)12、自主充電模塊13、雙目視 覺模塊14、機(jī)械臂模塊15、顯示屏模塊16,如圖1所示。
[0038] 所述全向移動(dòng)底盤11包括底盤結(jié)構(gòu)111、電機(jī)及全向輪模塊112、驅(qū)動(dòng)器模塊113、 車載充電模塊114、激光雷達(dá)模塊115、超聲波傳感器模塊116和移動(dòng)電源模塊117,如圖2 所示和圖5所示。
[0039] 所述底盤結(jié)構(gòu)111為具備連接孔和走線孔的中凹形鋼板，中凹處可放置四個(gè)移動(dòng) 電源模塊117 ;其上表面通過三角連接件118與軀干骨架結(jié)構(gòu)12相固連，且安裝有車載充 電模塊114和激光雷達(dá)連接板1152,如圖2和圖5所示。
[0040] 所述電機(jī)及全向輪模塊112包括直流伺服電機(jī)1121、電機(jī)安裝支架1122、聯(lián)軸器 1123、電機(jī)連接軸1124、輪軸1125、軸承座與軸承1126、嚙合直齒輪1127、全向輪1128,如圖 2所示。
[0041] 所述驅(qū)動(dòng)器模塊113包括電機(jī)驅(qū)動(dòng)器1131和驅(qū)動(dòng)器1132安裝支架；所述驅(qū)動(dòng)器 安裝支架1132為凸形薄鋼板，一個(gè)驅(qū)動(dòng)器安裝支架1132可以在其安裝平面上下布置兩個(gè) 驅(qū)動(dòng)器113,如圖2所示。
[0042] 所述車載充電模塊114為L形鋼板1141，鋼板一面布置有兩塊充電接觸銅片 1142,安裝在底盤結(jié)構(gòu)111的正后位置，且同為自主充電模塊13的車載部分，如圖2和圖5 所示。
[0043] 所述激光雷達(dá)模塊115包括激光雷達(dá)1151和激光雷達(dá)連接板1152 ;所述激光雷 達(dá)連接板1152為矩形鋼板結(jié)構(gòu)，其孔位與激光雷達(dá)1151安裝孔相對應(yīng)，如圖2所示。
[0044] 所述超聲波傳感器模塊116包括超聲波傳感器1161和其連接件1162 ;所述連接 件1162為小尺寸的L形鋼片，將超聲波傳感器固定在底盤結(jié)構(gòu)的四周，如圖2所示。
[0045] 所述移動(dòng)電源模塊117包含四個(gè)鉛酸蓄電池，放置于底盤結(jié)構(gòu)的中凹處，且通過 電池放置處四周的螺栓進(jìn)行定位，防止電源在機(jī)器人運(yùn)動(dòng)過程中位置的改變，如圖2和圖5 所示。
[0046] 所述軀干骨架結(jié)構(gòu)12由鋁合金材料架構(gòu)而成，底部的兩根橫置鋁型材桿件121通 過三角連接件118與底盤結(jié)構(gòu)111相固連，向上分為兩層，一層用于安裝工控機(jī)122、電源轉(zhuǎn) 換模塊123和控制器，另一層用于安裝雙目視覺模塊14、機(jī)械臂模塊15和顯示屏模塊16 ; 其特征為下層面積大于上層面積，并使得機(jī)械臂模塊15安裝位置位于底盤結(jié)構(gòu)111的正中 心，可提高整機(jī)的穩(wěn)定性；內(nèi)部空間較大，便于電線布置與功能擴(kuò)展；在機(jī)械臂模塊15安裝 位處通過四根鋁合金桿件123垂直支撐，增加支撐強(qiáng)度；結(jié)構(gòu)頂部固定有上支撐板124,所 述支撐板124為鋼板結(jié)構(gòu)，具備安裝孔與走線孔，是連接雙目視覺模塊14、機(jī)械臂模塊15和 顯示屏模塊16的安裝平面，如圖1和圖5所示。
[0047] 所述自主充電模塊13包括車載充電模塊114和充電器組裝模塊131 ;所述充電器 組裝模塊131包括充電器1311、支撐架構(gòu)1312和彈簧柱塞模塊1313 ;所述支撐架構(gòu)1312由 角鋼1312a、角鋼桁架1312b、底蓋1312c和底腳1312d構(gòu)成，為長方體結(jié)構(gòu)件，充電器1311 放置于該支撐架構(gòu)1312的上側(cè)；所述彈簧柱塞模塊1313包括彈簧柱塞1313a、彈簧柱塞支 架1313b和彈簧柱塞面板1313c ;所述彈簧柱塞1313a為較細(xì)的圓柱鋼管結(jié)構(gòu)，鋼管內(nèi)置緩 沖鋼制彈簧，彈簧外連長條形銅帽，當(dāng)長柱形銅帽與車載充電模塊114的接觸銅片相接觸 時(shí)即可開始充電過程；所述彈簧柱塞支架1313b和彈簧柱塞面板1313c為鋼板材質(zhì)，用于將 彈簧柱塞1313a的鋼管部分固定在所述支撐架構(gòu)1312上，如圖3所示。
[0048] 所述雙目視覺模塊14包括雙目視覺攝像頭141、二自由度云臺(tái)142、支撐框架結(jié)構(gòu) 143 ;所述二自由度云臺(tái)142具備旋轉(zhuǎn)和俯仰兩個(gè)自由度，下部與支撐框架結(jié)構(gòu)143連接，上 部與雙目視覺攝像頭141連接；所述支撐框架結(jié)構(gòu)143為鋁合金材質(zhì)桿件組合而成，是雙目 視覺模塊14與軀干骨架結(jié)構(gòu)12中上支撐板124連接的部件，如圖5所示。
[0049] 所述機(jī)械臂模塊15包括多自由度機(jī)械臂151和機(jī)械臂安裝底座152 ;所述機(jī)械 臂安裝底座152為彎角為50°的粗彎管兩端焊接連接圓形平面而成，上連多自由度機(jī)械臂 151，下連軀干骨架結(jié)構(gòu)12中上支撐板124,如圖5所示。
[0050] 所述顯示屏模塊16包括顯示屏161、顯示屏外殼162、1自由度舵機(jī)系統(tǒng)163、連接 彎管164、安裝法蘭165 ;所述顯示屏外殼162內(nèi)嵌顯示屏161，外連1自由度舵機(jī)系統(tǒng)163， 從而完成顯示屏161的旋轉(zhuǎn)；所述1自由度舵機(jī)系統(tǒng)163包括舵機(jī)1631、舵機(jī)法蘭1632、限 位部件1633、軸承和軸承座1634,上述所有部件均固定在連接彎管164末端的焊接平面上； 所述連接彎管164彎角為90°，下端與安裝法蘭165固連；所述安裝法蘭165為整個(gè)顯示 屏模塊16與軀干骨架結(jié)構(gòu)12中上支撐板124連接的部件，如圖4所示。
[0051] 所述運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)用來實(shí)現(xiàn)護(hù)理機(jī)器人底盤的運(yùn)動(dòng)與避障，包括遙控發(fā)射器、遙 控接收器、上位機(jī)、USB轉(zhuǎn)CAN模塊、控制器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、編碼器、超聲波傳感器。
[0052] 所述遙控發(fā)射器與遙控接收器配套，配套設(shè)備具有4個(gè)通道，4個(gè)通道功能分別 為：控制底盤沿X軸方向移動(dòng)速度；控制底盤沿Y軸方向移動(dòng)速度；控制底盤沿Z軸方向轉(zhuǎn) 動(dòng)速度；上位機(jī)與遙控器控制模式的切換。
[0053] 所述遙控發(fā)射器發(fā)射信號，遙控接收器接收信號并將信號傳輸給控制器，控制器 根據(jù)第4通道設(shè)置當(dāng)前為遙控器控制模式或上位機(jī)控制模式。當(dāng)為遙控器控制模式時(shí)，控 制器根據(jù)通道1~3的值分別控制底盤沿X\Y\Z軸方向的速度。當(dāng)為上位機(jī)控制模式時(shí)， 上位機(jī)發(fā)送USB信號，通過USB轉(zhuǎn)CAN模塊將其轉(zhuǎn)化為CAN總線信號并將信號發(fā)送給控制 器，控制器根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)信息控制底盤沿X\Y\Z軸方向的速度。
[0054] 所述遙控器與上位機(jī)用來將移動(dòng)底盤機(jī)構(gòu)的X、Υ、Ζ軸方向的速度vx、vy、wz發(fā)送 給控制器，控制器將遙控器或上位機(jī)發(fā)送的X、Y、Z軸方向的速度vx、vy、wz轉(zhuǎn)化為4個(gè)麥克 納姆輪的角速度Wp w2、w3、w4:
[0056] 其中，WrWpWy wj別為位于左前、右前、左后、右后的麥克納姆輪角速度，R為麥 克納姆輪半徑，α為麥克納姆輪的偏置角，h為底盤中心與4個(gè)麥克納姆輪的橫向距離，1 2 為底盤中心與4個(gè)麥克納姆輪的縱向距離。麥克納姆輪角速度是由電機(jī)角速度經(jīng)減速器減 速與齒輪減速得到，由4個(gè)麥克納姆輪角速度可以得到4個(gè)電機(jī)的角速度。
[0057] 由此，通過控制器將4個(gè)電機(jī)的角速度值發(fā)送給分別控制4個(gè)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)器，從而 通過4個(gè)驅(qū)動(dòng)器分別控制4個(gè)電機(jī)的角速度，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)底盤的全向移動(dòng)。
[0058] 由所述的編碼器采集電機(jī)的角速度，根據(jù)電機(jī)的減速比與齒輪減速比計(jì)算得到4 個(gè)麥克納姆輪角速度，由4個(gè)麥克納姆輪的角速度％、w