本实用新型专利技术涉及一种基于多传感器融合的自主导航机器人控制装置。装置由微处理器、电源模块、LCD显示屏、驱动电路、三轴陀螺仪、三轴加速度计、电子罗盘和超声波传感器组成，电源模块、LCD显示屏、驱动电路、三轴陀螺仪、三轴加速度计、电子罗盘和超声波传感器分别与微处理器相连。不需要额外的附加设备和先验的位置信息，具有低成本的优势，成果可以应用于家居服务机器人等需要自主导航的机器人领域。（*该技术在2024年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术涉及一种基于多传感器融合的自主导航机器人控制装置。装置由微处理器、电源模块、LCD显示屏、驱动电路、三轴陀螺仪、三轴加速度计、电子罗盘和超声波传感器组成，电源模块、LCD显示屏、驱动电路、三轴陀螺仪、三轴加速度计、电子罗盘和超声波传感器分别与微处理器相连。不需要额外的附加设备和先验的位置信息，具有低成本的优势，成果可以应用于家居服务机器人等需要自主导航的机器人领域。【专利说明】一种基于多传感器融合的自主导航机器人控制装置
本技术涉及一种机器人领域，具体说是一种基于多传感器融合的自主导航机器人控制装置。
技术介绍
导航是移动机器人领域至关重要的问题，机器人导航指的是引导机器人从指定航线的一点运动到另一点的过程。移动机器人导航通常要解决三个基本问题:(1)使得机器人能从初始点运动到目标点；(2)使得机器人能绕开障碍物，并且经过某些必须经过的点；在任务完成的前提下，尽量优化机器人的运行轨迹。为了解决这三个问题，适应于未知环境的移动机器人导航系统应具备环境认知、行为决策、运动控制等能力，该领域的研究内容也主要包括体系结构、环境建模与定位、路径规划、运动控制、多传感器融合等若干方面，实现方案由多种，如申请号为CN201310670524的专利申请的一种温室智能移动机器人视觉导航路径识别方法，将原始图像信息从RGB颜色空间转换到HSI颜色空间，并分别提取H、S、I三个分量信息图，对H分量信息图去噪处理，用K-means算法对H分量信息图进行聚类分割，获得道路的分割效果图，采用形态学腐蚀方法进行二次去噪处理，对经过腐蚀处理后的图像进行灰度转换，得到完整的道路信息，采用Candy算子边缘检测，提取边缘离散点，转换获取导航离散点，对导航离散点进行拟合获取最终导航路径信息，对最终导航路径信息进行坐标转换，计算出移动机器人的导航角；有效提高了导航路径识别对于光照不均的鲁棒性，但算法较为复杂；申请号为CN201310670524的专利公开的动态环境下服务动机器人导航方法，利用室内环境下多台全局摄像机与机器人车载激光传感器实现人的位置跟踪，根据采集样本对特定室内环境场所下人的运动模式进行训练，并对人的运动趋势进行预测，根据人的当前位置和预测位置，与环境静态障碍栅格地图相融合，生成导航风险概率地图，采用全局路径规划-局部避障控制层次化结构的机器人导航运动控制器，实现机器人导航行为控制，通过控制确保机器人在与人共处的复杂动态环境下安全高效的导航行为，对应用条件要求较高；申请号为CN201320172711的技术专利提出的基于ZigBee无线网络的机器人寻径导航装置，包括上位机、网关单元、定位单元和设于机器人上的导航模块，定位单元包括基站节点、簇节点和路由节点，组网简便、使用方便，但导航效果有待进一步提闻。
技术实现思路
本技术提供了一种基于多传感器融合的自主导航机器人控制装置，针对目前机器人导航存在的算法复杂、条件要求严格等问题，采用基于多传感器的体系结构，具有体积小、功耗低、成本低、实时性高和扩展性强等优点。为实现本技术的目标所采用的技术方案是:装置由微处理器、电源模块、LCD显示屏、驱动电路、三轴陀螺仪、三轴加速度计、电子罗盘和超声波传感器组成，电源模块、LCD显示屏、驱动电路、三轴陀螺仪、三轴加速度计、电子罗盘和超声波传感器分别与微处理器相连。所述的电源模块包括两块铅酸蓄电池及降压模块，提供+5V、+9V、± 15V和+24V输出，并支持电压电流监测，过流保护，电池的过充过放保护等功能。所述的驱动电路包括两个直流伺服电机控制器且对应配备光电编码器。本技术的有益效果是:不需要额外的附加设备和先验的位置信息，具有低成本的优势，成果可以应用于家居服务机器人等需要自主导航的机器人领域。【专利附图】【附图说明】图1是本技术的结构框图。图2是本技术的驱动电路的结构框图。【具体实施方式】下面结合附图详细描述本技术的【具体实施方式】。图1中，101为微处理器；102为电源模块；103为IXD显示屏；104为驱动电路；105为三轴陀螺仪；106为三轴加速度计；107为电子罗盘；108为超声波传感器。电源模块(102)、LCD显示屏(103)、驱动电路(104)、三轴陀螺仪(105)、三轴加速度计(106)、电子罗盘(107)和超声波传感器(108)分别与微处理器(101)相连。三轴陀螺仪(105)、三轴加速度计(106)、电子罗盘(107)和超声波传感器(108)为导航提供加速度、角速度、方位和与周围物体的距离信息。图2中，201为直流伺服电机控制器A ;202为直流伺服电机A ;203为光电编码器A ；204为直流伺服电机控制器B ；205为直流伺服电机B ；206为光电编码器B ；207为失调电位器。直流伺服电机控制器A(201)和直流伺服电机控制器B(204)分别与失调电位器(205)相连，光电编码器A(202)与直流伺服电机控制器A(201)相连，光电编码器B (204)与直流伺服电机控制器B (203)相连。直流伺服电机控制器A(201)和直流伺服电机控制器B(204)均采用Maxon4-Q-DCADS 50/5，分别驱动直流伺服电机A(202)和直流伺服电机B (205)。光电编码器A(203)和光电编码器B(206)均采用HEDL 5540，分别形成对直流伺服电机控制器A(201)和直流伺服电机控制器B(204)的反馈，直流伺服电机控制器A(202)和直流伺服电机控制器B(205)均工作在速度反馈方式。以直流伺服电机控制器A(201)为例，输入有两个:一个来自光电编码器A(203)，直流伺服直流伺服电机控制器A(201)将光电编码器A(203)输出的频率信号转换为电压信号；另一个来自设定直流伺服电机A (202)转速的电平输入,该输入是差分信号，输入范围是-1OV?+10V，输入电压差值与直流伺服电机A(202)的转速成正t匕，通过调节失调电位器(207)，使输入压差为OV时，电机转速为零；输入压差大于零时，电机正转，反之电机反转。由于直流伺服电机控制器A(201)、直流伺服电机A(202)和光电编码器A(203)已经实现了闭环速度控制，实际使用时，只需给出电平信号即可实现直流伺服电机A (202)转速的控制。【权利要求】1.一种基于多传感器融合的自主导航机器人控制装置，其特征在于:装置由微处理器、电源模块、LCD显示屏、驱动电路、三轴陀螺仪、三轴加速度计、电子罗盘和超声波传感器组成，电源模块、IXD显示屏、驱动电路、三轴陀螺仪、三轴加速度计、电子罗盘和超声波传感器分别与微处理器相连。2.根据权利要求1所述的一种基于多传感器融合的自主导航机器人控制装置，其特征在于电源模块包括两块铅酸蓄电池及降压模块，提供+5V、+9V、±15V和+24V输出，并支持电压电流监测，过流保护，电池的过充过放保护等功能。3.根据权利要求1所述的一种基于多传感器融合的自主导航机器人控制装置，其特征在于驱动电路包括两个直流伺服电机控制器且对应配备光电编码器。【文档编号】G05D1/10GK203812092SQ201420185318【公开日】2014年9月3日 申请日期:2本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于多传感器融合的自主导航机器人控制装置，其特征在于：装置由微处理器、电源模块、LCD显示屏、驱动电路、三轴陀螺仪、三轴加速度计、电子罗盘和超声波传感器组成，电源模块、LCD显示屏、驱动电路、三轴陀螺仪、三轴加速度计、电子罗盘和超声波传感器分别与微处理器相连。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：施文灶，王平，黄晞，
申请(专利权)人：福建师范大学，
类型：新型
国别省市：福建;35
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