搬运机器人主控系统技术方案

本实用新型专利技术提供一种搬运机器人主控系统，包括：运动状态探测模块，用于探测机器人的运动数据；FPGA芯片，适于通过运动状态探测模块测得的数据得到机器人的规定区域内的坐标，并根据执行API来控制机器人运动；运动执行模块，用于接收FPGA芯片的控制，让机器人运动；ARM芯片，与FPGA芯片连接，适于根据来自FPGA芯片的数据形成执行API，并发送给FPGA芯片；控制输入模块，用于向ARM芯片发送用户指令。机构简单、驱动和控制相对方便、行走速度快、机动灵活、工作效率较高，为其应用于工业、反恐防爆、家庭、空间探测领域提供了一种新的系统实现方法。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及机器人领域，尤其涉及一种搬运机器人主控系统。
技术介绍
随着社会发展和科技进步，机器人在当前生产生活中得到了越来越广泛的应用。移动机器人是研发较早的一种机器人，移动机构主要有轮式、履带式、腿式、蛇行式、跳跃式和复合式。其中履带式具有接地比压小，在松软的地面附着性能和通过性能好，爬楼梯、越障平稳性高，良好的自复位能力等特点。但是履带式移动平台的速度较慢、功耗较大、转向时对地面破坏程度大。腿式机器人虽能够满足某些特殊的性能要求，能适应复杂的地形，但由于其结构自由度太多、机构复杂，导致难于控制、移动速度慢、功耗大。蛇行式和跳跃式虽然在某些方面，如复杂环境、特殊环境、机动性等具有其独特的优越性，但也存在一些致命的缺陷，如承载能力、运动平稳性等。复合式机器人虽能适应复杂环境或某些特殊环境，如管道，有的甚至还可以变形，但其结构及控制都比较复杂。相比之下，轮式移动机器人由于其具有自重轻、承载大、机构简单、驱动和控制相对方便、行走速度快、机动灵活、工作效率高等优点，而被大量应用于工业、农业、反恐防爆、家庭、空间探测等领域。目前，业内需要一种能够让滚轮移动机器人自动定位搬运物体的控制系统。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种搬运机器人主控系统，能够让滚轮移动机器人自动定位搬运物体。根据本技术一个方面，提供一种搬运机器人主控系统，包括:运动状态探测模块，用于探测机器人的运动数据；FPGA芯片，适于通过运动状态探测模块测得的数据得到机器人的规定区域内的坐标，并根据执行API来控制机器人运动；运动执行模块，用于接收FPGA芯片的控制，让机器人运动；ARM芯片，与FPGA芯片连接，适于根据来自FPGA芯片的数据形成执行API，并发送给FPGA芯片；控制输入模块，用于向ARM芯片发送用户指令。可选的，所述运动状态探测模块包括:陀螺模块，适于探测角速度；正交编码器，适于探测速度；和接近开关，适于感应所寻物体；所述陀螺模块、正交编码器和接近开关分别与所述FPGA芯片连接；通过由陀螺模块测得的角速度积分得到机器人的角度和由正交编码器配合的码盘测得的速度的积分得到机器人的位移，所述FPGA芯片获得机器人的规定区域内的坐标。可选的，所述运动执行模块包括:电平转换模块，与FPGA芯片连接； 电机模块和舵机模块，与电平转换模块连接。可选的，所述控制输入模块包括:手柄，通过RS232串口与ARM芯片连接，用于控制机械手的移动、抓取，从而达到搬运物体的目的；PC机，用于将写好的程序通过串口送入到ARM芯片中。可选的，所述的搬运机器人主控系统还包括:主控母板，承载所述FPGA芯片和ARM芯片；和与主控母板连接的电源模块，向位于主控母板的所述ARM芯片和FPGA芯片供电。可选的，所述电源模块为带有自主设置PWM生成模块的稳压电源；PWM生成模块在机器人不同工作条件下能生成不同的PWM波形，调整占空比，以保证各部分工作电路电压稳定。可选的，所述FPGA芯片适于将得到的数据通过并行总线传给ARM芯片的底层驱动区域，从而形成ARM芯片上层动作执行API ；所述FPGA芯片适于在接受到执行API后，控制PWM生成模块生成不同的PWM波形，控制舵机的正反转及其转速，从而达到机器人自动寻径的目的。可选的，所述ARM芯片的型号为EasyARM1138，芯片以及外围电路组成ARM芯片最小工作电路；所述FPGA芯片的型号为EP1C3，包括外围最小工作电路。可选的，所述接近开关是型号为M18的超声波接近开关；所述正交编码器型号为HEDS-9700 ;所述陀螺模块为型号为CMR3000的速率陀螺仪。可选的，所述舵机模块采用的驱动器为Accelnet，且舵机为Maxon步进电机；所述电机模块的电机所用型号为Maxon步进电机；所述电平转换模块的型号为74LVC4245。本技术采用上述结构后，机器人虽然具有运动稳定性与路面的路况有很大关系、在复杂地形如何实现精确的轨迹控制等问题，但是自重轻、机构简单、驱动和控制相对方便、行走速度快、机动灵活、工作效率较高，为其应用于工业、反恐防爆、家庭、空间探测领域提供了 一种新的系统实现方法。附图说明图1为本技术一个实施例中提供的搬运机器人主控系统的结构示意图；图2为本技术一个实施例中提供的搬运机器人主控系统的PWM生成模块输入输出示意图；图3为本技术一个实施例中提供的搬运机器人主控系统的舵机与自制电机驱动器原理图；图4为本技术一个实施例中提供的手柄的RS232串口的示意图。上述图中的附图标记包括:1、接近开关；2、陀螺模块；3、手柄；4、ARM芯片；5、PC机；6、电机模块；7、舵机模块；8、电平转换芯片；9、正交编码器；10、FPGA芯片；11、电源模块。具体实施方式为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本技术进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。根据本技术一个实施例，提供一种搬运机器人主控系统，如图1所示，包括:接近开关1、陀螺模块2、手柄3、ARM芯片4、PC机5、电机模块6、舵机模块7、电平转换芯片8、正交编码器9、FPGA芯片10、电源模块11 ；所述ARM芯片4分别与手柄3、PC机5、FPGA芯片10连接；PC机将写好的程序通过串口送入到ARM芯片4中；所述FPGA芯片10分别与陀螺模块2、接近开关1、正交编码器9、电平转换芯片8连接；所述电平转换芯片8分别与电机模块6、舵机模块7连接；所述电源模块11与主控母板连接，向位于主控母板的所述ARM芯片4、FPGA芯片10供电；电源模块11为带有自主设置PWM生成模块的稳压电源。该主控系统的工作过程举例描述如下:在机器人行动的过程中，由陀螺模块2测得的角速度积分得到机器人的角度和由正交编码器9配合的码盘测得的速度的积分得到机器人的位移，因而可以得到机器人的规定区域内的坐标，FPGA芯片10将得到的数据通过并行总线传给ARM芯片4的底层驱动区域，形成ARM芯片4上层动作执行API ；FPGA接受到执行API后，控制PWM生成模块生成不同的PWM波形，控制舵机的正反转及其转速，达到机器人自动寻径的目的。当机器人快要到达目的地时，接近开关I感应到所寻物体，产生信号经过ARM芯片4判断产生停止指令，使舵机模块7停止工作，机器人停止移动。在到达目的地后，通过手柄3控制机械手的移动、抓取，从而达到搬运物体的目的。其中，PWM生成模块在机器人不同工作条件下能生成不同的PWM波形，调整占空t匕，以保证各部分工作电路电压稳定。上面结合附图对本技术进行了示例性描述，上述搬运机器人主控系统能驱动一个可以自动寻径的搬运机器人，其工作效率高，机械结构简单，为其应用到工业、农业、家庭等领域提供了一种新的思想方法和系统实现。根据本技术一个实施例，ARM芯片4的型号为EasyARM1138，芯片以及外围电路组成ARM芯片最小工作电路。根据本技术一个实施例，FPGA芯片10的型号为EP1C3，包括外围最小工作电路。根据本技术一个实施例，舵机模块7所用驱动器为Accelnet，且舵机为Maxon步进电机。根据本实用新本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种搬运机器人主控系统，其特征在于，包括：运动状态探测模块，用于探测机器人的运动数据；FPGA芯片，适于通过运动状态探测模块测得的数据得到机器人的规定区域内的坐标，并根据执行API来控制机器人运动；运动执行模块，用于接收FPGA芯片的控制，让机器人运动；ARM芯片，与FPGA芯片连接，适于根据来自FPGA芯片的数据形成执行API，并发送给FPGA芯片；控制输入模块，用于向ARM芯片发送用户指令。

【技术特征摘要】
1.一种搬运机器人主控系统，其特征在于，包括: 运动状态探测模块，用于探测机器人的运动数据； FPGA芯片，适于通过运动状态探测模块测得的数据得到机器人的规定区域内的坐标，并根据执行API来控制机器人运动； 运动执行模块，用于接收FPGA芯片的控制，让机器人运动； ARM芯片，与FPGA芯片连接，适于根据来自FPGA芯片的数据形成执行API，并发送给FPGA芯片； 控制输入模块，用于向ARM芯片发送用户指令。2.根据权利要求1所述的搬运机器人主控系统，其特征在于，所述运动状态探测模块包括: 陀螺模块，适于探测角速度； 正交编码器，适于探测速度；和 接近开关，适于感应所寻物体； 所述陀螺模块、正交编码器和接近开关分别与所述FPGA芯片连接； 通过由陀螺模块测得的角速度积分得到机器人的角度和由正交编码器配合的码盘测得的速度的积分得到机器人的位移，所述FPGA芯片获得机器人的规定区域内的坐标。3.根据权利要求1所述的搬运机器人主控系统，其特征在于，所述运动执行模块包括: 电平转换模块， 与FPGA芯片连接； 电机模块和舵机模块，与电平转换模块连接。4.根据权利要求1所述的搬运机器人主控系统，其特征在于，所述控制输入模块包括: 手柄，通过RS232串口与ARM芯片连接，用于控制机械手的移动、抓取，从而达到搬运物体的目的； PC机，用于将写好的程序通过串口送入到ARM芯片中。5.根据权利要求1所述的搬运机器人主控系统，其特征在于，还包括: 主...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈孟元，柴灿，李腾飞，
申请(专利权)人：安徽工程大学，
类型：实用新型
国别省市：