一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的全向移動平臺控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種全方位移動平臺，具體涉及一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的全向移動平臺控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科技水平的不斷提升，機(jī)器人在科學(xué)勘探、公眾服務(wù)、工業(yè)制造、家庭娛樂等方面都開始嶄露頭角，它也將成為未來人類最有力的幫手和最親密的伙伴?，F(xiàn)代電子技術(shù)、計算機(jī)軟硬件技術(shù)、人工智能技術(shù)、模式識別技術(shù)、自動控制技術(shù)的飛速發(fā)展，以及人類在各種領(lǐng)域中探索的不斷深入，加速了機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，也給機(jī)器人研制提出了許多新的要求。
[0003]目前機(jī)器人的移動方式大致有車輪式、履帶式、步行式等幾種形式。其中，履帶式機(jī)器人的優(yōu)點是可以在原地轉(zhuǎn)動，在不平整的路面上性能非常好，十分穩(wěn)定且牽引很好，缺點是只能慢慢轉(zhuǎn)動，速度和方向不能單獨控制且摩擦力很大，能量損耗大，機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜。步行式機(jī)器人也是現(xiàn)在開發(fā)研究的熱點，他的優(yōu)點是在粗糙路面性能較好，但不能原地轉(zhuǎn)動，速度慢，控制復(fù)雜，移動困難，操縱性差且機(jī)械復(fù)雜，每一只腳可能需要多個馬達(dá)。相對而言，車輪式機(jī)器人具有更廣闊的應(yīng)用前景，如地面清掃、導(dǎo)游等服務(wù)機(jī)器人，而且對車輪式移動機(jī)器人的深入研究還有望將該方面技術(shù)應(yīng)用到智能運輸系統(tǒng)中去。
[0004]目前，車輪式移動機(jī)器人大都采用采用全方位移動平臺，中國專利文獻(xiàn)中，公開號CN102346482A、名稱是一種原地轉(zhuǎn)向的輪式機(jī)器人底座機(jī)構(gòu)(參見該申請說明書【具體實施方式】部分)，公開了一種原地轉(zhuǎn)向的輪式機(jī)器人底座機(jī)構(gòu)，該底座機(jī)構(gòu)包括有機(jī)架組件、輪系組件、轉(zhuǎn)向和移動組件三個部分，輪系組件安裝在機(jī)架組件的下方，轉(zhuǎn)向和移動組件用于驅(qū)動輪系組件的轉(zhuǎn)向和平移，當(dāng)載體安裝在機(jī)架上時，輪系組件的運動由轉(zhuǎn)接件來傳遞，轉(zhuǎn)接件的驅(qū)動力由轉(zhuǎn)向和移動組件中的兩個電機(jī)、四個同步帶以及八個帶輪協(xié)作實現(xiàn)，因此保證了機(jī)架的平穩(wěn)轉(zhuǎn)向和移動。本發(fā)明底座機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)向由第一步進(jìn)電機(jī)單獨驅(qū)動完成，底座機(jī)構(gòu)的移動由第二步進(jìn)電機(jī)單獨驅(qū)動完成，本底座機(jī)構(gòu)只用兩個電機(jī)既可實現(xiàn)轉(zhuǎn)向和移動功能，又可使兩種運動完全解耦，控制簡單。但是，該現(xiàn)有技術(shù)無法對底座機(jī)構(gòu)的移動和轉(zhuǎn)向進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，從而不能進(jìn)行遠(yuǎn)程人機(jī)交互，而且該底座機(jī)構(gòu)也無法實現(xiàn)自定位功能、自動避障功能以及語音識別等功能。
[0005]因此，為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，研究一種智能化、網(wǎng)絡(luò)化、并且能夠大規(guī)模應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中的基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的全向移動平臺控制系統(tǒng)已經(jīng)成為一項重要任務(wù)。
【實用新型內(nèi)容】
[0006]本實用新型為了解決傳統(tǒng)全方位移動平臺無法實現(xiàn)遠(yuǎn)程人機(jī)交互、自定位、自動避障的問題，提出了一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的全向移動平臺控制系統(tǒng)。
[0007]本實用新型的技術(shù)方案為:
[0008]為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供了一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的全向移動平臺控制系統(tǒng)，包括全向移動平臺、安裝于全向移動平臺上的電控系統(tǒng)、以及與電控系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程信息交互的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，所述遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)通過無線路由器與電控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)連接，所述電控系統(tǒng)包括主板以及與主板連接的控制驅(qū)動板，所述控制驅(qū)動板外接有步進(jìn)電機(jī)、傳感器和GPS接收機(jī)。
[0009]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型采用主板加控制驅(qū)動板兩層電控結(jié)構(gòu)與遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)實現(xiàn)人機(jī)交互，并采用特殊的全向移動機(jī)構(gòu)使移動平臺實現(xiàn)原地零半徑360度全方位轉(zhuǎn)向，以減少工作空間死角；全向移動平臺上的電控系統(tǒng)不僅要實現(xiàn)運動控制功能，還要實現(xiàn)傳感功能，因此，本實用新型采用主板和控制驅(qū)動板兩層結(jié)構(gòu)，主板主要用來接收用戶的指令信息，從而生成全向移動平臺的運動指令，并將運動指令通過串口通信傳輸給控制驅(qū)動板；控制驅(qū)動板接收到主板的運動指令后，通過計算分解成各個步進(jìn)電機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)角，然后控制各個步進(jìn)電機(jī)同步運動完成全向移動平臺的運動任務(wù)，此外，電控系統(tǒng)中的控制驅(qū)動板還會采集各種傳感器信息以及GPS接收機(jī)接收的信息并進(jìn)行處理，緩解了主板1 口占用過多的壓力，從而實現(xiàn)全向移動平臺的自動避障以及自動定位功能，減輕了主板的負(fù)擔(dān)；同時控制驅(qū)動板也會將處理后的信息傳送給主板，通過主板反饋給用戶終端。
[0010]所述遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)包括客戶端以及用于接收客戶端指令并存儲室內(nèi)地圖的遠(yuǎn)端服務(wù)器；遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)中的客戶端為計算機(jī)、手機(jī)或平板電腦，客戶端上可以運行客戶端軟件，用戶與全向移動平臺的交互主要通過客戶端軟件完成；遠(yuǎn)端服務(wù)器主要用來完成用戶信息維護(hù)、接收用戶指令并將指令通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸至電控系統(tǒng)中的主板，此外，遠(yuǎn)端服務(wù)器還用于存儲室內(nèi)地圖，以供電控系統(tǒng)中的主板調(diào)用。
[0011]所述客戶端采用計算機(jī)、手機(jī)或平板電腦中的任意一種；客戶端上面運行客戶端軟件，用戶與全向移動平臺的交互主要通過客戶端軟件完成，通過計算機(jī)、手機(jī)或平板電腦客戶端軟件，用戶在任何時刻任何一個客戶端上所記錄的日程、計劃、便箋、記賬等信息都可以即時同步到全向移動平臺的主板的操作系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫內(nèi)，主板根據(jù)記錄的信息可向用戶提供提醒服務(wù)，用戶也可以在任何一個客戶端上按照某種方式查詢所有的信息。
[0012]所述主板包括ARM處理器以及與ARM處理器連接的存儲模塊、藍(lán)牙模塊、WiFi模塊、紅外收發(fā)模塊和接口模塊；主板用于給用戶提供信息管理和娛樂服務(wù)，為用戶提供人機(jī)交互接口，同時通過WiF1、藍(lán)牙、紅外收發(fā)接口與遠(yuǎn)程用戶和室內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)以及電器設(shè)備進(jìn)行交互。
[0013]所述ARM處理器采用TCC8803芯片作為主板的主控芯片，ARM處理器的操作系統(tǒng)采用Android2.3系統(tǒng)；為了給用戶提供與使用計算機(jī)相當(dāng)?shù)氖褂皿w驗，同時又兼顧低功耗和低成本的要求，主板的主控芯片選擇了目前最新的基于ARM Cortex-A8內(nèi)核的高性能ARM處理器-韓國Telechips的TCC8803芯片，該芯片除了使用最新的A8內(nèi)核外，最大的特點是其高清視頻硬件解碼能力，并且支持OpenGL ES V2.0硬件3D加速，支持OpenVG V1.1硬件2D加速，具有強(qiáng)悍的視頻和圖形處理能力和豐富的外設(shè)接口 ；使用Android操作系統(tǒng)一方面可以輕松處理全向移動平臺的底層任務(wù)，另一方面可以給用戶帶來豐富的人機(jī)接口和個性化的操作體驗，而且可以使用戶很容易上手使用，不必花費巨大的投入從零開始培養(yǎng)用戶的使用習(xí)慣，Android系統(tǒng)的開源性和成熟的開發(fā)者社區(qū)與市場使其具有更好的開放性和可擴(kuò)張性，同時可以節(jié)省大量的開發(fā)投入，降低成本。
[0014]所述接口模塊包括RS232串口、液晶屏接口、攝像頭接口、音頻接口 ；主板通過RS232串口與控制驅(qū)動板連接。
[0015]所述主板通過液晶屏接口和攝像頭接口分別外接液晶屏和攝像頭，并通過音頻接口外接麥克風(fēng)和喇叭；攝像頭用于獲取圖像信息并將獲取的圖像信息通過攝像頭接口傳輸至主板的存儲模塊進(jìn)行存儲，同時也可以通過主板的WiFi模塊反饋至遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，從而對移動平臺的運動進(jìn)行控制，麥克風(fēng)用于獲取用戶發(fā)出的語音指令并通過音頻接口傳輸給ARM處理器進(jìn)行語音識別，ARM處理器將識別的語音信號可以通過紅外收發(fā)模塊發(fā)出相應(yīng)的控制信號，從而可以控制帶紅外遙控器的設(shè)備，喇叭可通過音頻接口對獲取的音頻信息進(jìn)行外放，液晶屏用于顯示獲取的圖像信息，從而實現(xiàn)全向移動平臺的娛樂功能，此外全向移動平臺還具有通過圖像或語音識別來運動的能力，借助攝像頭實現(xiàn)手勢控制的虛擬便箋、虛擬畫板、照片旋轉(zhuǎn)縮放等人機(jī)交互功能。
[0016]所述控制驅(qū)動板包括單片機(jī)以及與單片機(jī)連接的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路；控制驅(qū)動板上的單片機(jī)接收到主板傳送的指令信息后便會控制步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)工作，從而有效控制全向移動平臺的運動任務(wù)。
[0017]所述單片機(jī)采用STM32F103VBT6芯片作為控制驅(qū)動板的控制芯片，所述步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路采用THB7128兩相混合式步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動芯片；由于STM32F103VBT6芯片具有豐富的片上資源和外設(shè)、32位的數(shù)據(jù)處理能力和72MHz的工作頻率，從而可以有效的控制全向移動平臺的運動任務(wù)JHB7128兩相混合式步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動芯片的最高耐壓40VDC，最大可提供3.3A的驅(qū)動電流，具有1-1/128多種細(xì)分可選，自動半流鎖定功能，內(nèi)置溫度保護(hù)和過流保護(hù)電路，價格低廉、簡單易用。
[0018]本實用新型的技術(shù)效果為:
[0019]本實用新型提供了一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的全向移動平臺控制系統(tǒng)，通過將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和全向移動平臺結(jié)合，實現(xiàn)了對移動平臺的遠(yuǎn)程控制，采用特殊的移動機(jī)構(gòu)，使得移動平臺可以實現(xiàn)原地零半徑360度全方位轉(zhuǎn)向，具有控制簡單、功耗和成本低等優(yōu)點，而且還減少了工作空間死角；此外，本實用新型通過電控系統(tǒng)中的控制驅(qū)動板采集各種傳感器信息，同時控制驅(qū)動板也會對各種傳感器信息以及GPS接收機(jī)接收到的位置信息進(jìn)行處理，減小了主板的負(fù)擔(dān)，從而實現(xiàn)全向移動平臺的自動避障以及自動定位功能，大大提高了全向移動平臺的智能化，本實用新型不僅可以應(yīng)用于家庭環(huán)境中對家電設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控以及為用戶提供娛樂服務(wù)功能，還可以應(yīng)用于工業(yè)自動化生產(chǎn)線中，大大提高了生產(chǎn)效率。
【附圖說明】
[0020]圖1為本實用新型基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的全向移動平臺控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖2為本實用新型主板結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0022]下面結(jié)合【附圖說明】本實用新型的【具體實施方式】:
[0023]實施例1:
[0024]如圖1-圖2所示，本實用新型提供了一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的全向移動平臺控制系統(tǒng)，包括全向移動平臺、安裝于全向移動平臺上的電控系統(tǒng)、以及與電控系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程信息交互的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，所述遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)通過無線路由器與電控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)連接，所述電控系統(tǒng)包括主板以及與主板連接的控制驅(qū)動板，所述