一種基于攝像頭定位的室內(nèi)機(jī)器人控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種基于攝像頭定位的室內(nèi)機(jī)器人控制系統(tǒng)，屬于室內(nèi)機(jī)器人控制系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域。目的是提供一種可以準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)機(jī)器人定位，提前預(yù)判機(jī)器人行走故障或障礙物碰撞的危險(xiǎn)存在，能夠提前采取措施處理的基于攝像頭定位的室內(nèi)機(jī)器人控制系統(tǒng)，包括微處理器，還包括分別與微處理器連接的攝像頭模塊、陀螺儀及加速度計(jì)模塊、碰撞傳感器模塊、紅外傳感器模塊、編碼器、驅(qū)動電路，編碼器連接電機(jī)驅(qū)動電路，碰撞傳感器模塊包括四個碰撞傳感器，四個碰撞傳感器安裝于室內(nèi)機(jī)器人本體上，驅(qū)動電路包括雙輪電機(jī)驅(qū)動電路、電機(jī)電流檢測電路及編碼器電路。本實(shí)用新型的控制系統(tǒng)安裝及使用方便，結(jié)構(gòu)簡單，尤其適合于室內(nèi)工作的機(jī)器人使用。
【專利說明】
一種基于攝像頭定位的室內(nèi)機(jī)器人控制系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型具體涉及一種基于攝像頭定位的室內(nèi)機(jī)器人控制系統(tǒng)，屬于室內(nèi)機(jī)器人控制系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，工業(yè)機(jī)器人已經(jīng)越來越多的被應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)中，機(jī)器人可以代替人工進(jìn)行貨物搬運(yùn)、物料運(yùn)輸?shù)裙ぷ?，利用攝像頭進(jìn)行機(jī)器人定位，由于具備成本低廉、使用方便的優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用到機(jī)器人控制系統(tǒng)尤其是室內(nèi)工作的機(jī)器人控制系統(tǒng)中，但是，在實(shí)際使用中，由于受到傳感器能力的限制以及工作環(huán)境的影響，機(jī)器人控制系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)無法判斷機(jī)器人位置的問題，當(dāng)行進(jìn)方向有障礙物或機(jī)器人行走系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，機(jī)器人不能及時制動，導(dǎo)致不能及時躲避障礙物，使得機(jī)器人與障礙物發(fā)生碰撞而導(dǎo)致?lián)p失。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]因此，本實(shí)用新型的目的是提供一種可以準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)機(jī)器人定位，提前預(yù)判機(jī)器人行走故障或障礙物碰撞的危險(xiǎn)存在，能夠提前采取措施處理的基于攝像頭定位的室內(nèi)機(jī)器人控制系統(tǒng)，包括微處理器，所述室內(nèi)機(jī)器人控制系統(tǒng)還包括分別與微處理器連接的攝像頭模塊、陀螺儀及加速度計(jì)模塊、碰撞傳感器模塊、紅外傳感器模塊、編碼器、驅(qū)動電路，所述編碼器連接電機(jī)驅(qū)動電路，所述碰撞傳感器模塊包括四個碰撞傳感器，四個碰撞傳感器安裝于室內(nèi)機(jī)器人本體上，所述驅(qū)動電路包括雙輪電機(jī)驅(qū)動電路、電機(jī)電流檢測電路及編碼器電路。
[0004]進(jìn)一步的，所述四個碰撞傳感器安裝于室內(nèi)機(jī)器人本體上的前半部位。
[0005]進(jìn)一步的，所述攝像頭模塊包括攝像頭、存儲芯片、穩(wěn)壓電路。
[0006]進(jìn)一步的，所述陀螺儀及加速度計(jì)模塊包括陀螺儀、加速度計(jì)、單片機(jī)。
[0007]進(jìn)一步的，所述紅外傳感器模塊包括紅外發(fā)射電路及紅外接收電路。
[0008]本實(shí)用新型的有益效果在于:本實(shí)用新型的一種基于攝像頭定位的室內(nèi)機(jī)器人控制系統(tǒng)，通過硬件結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，避免了由于機(jī)器人控制系統(tǒng)定位能力差，不能提前預(yù)判碰撞危險(xiǎn)而造成碰撞損失的問題，本實(shí)用新型的控制系統(tǒng)安裝及使用方便，結(jié)構(gòu)簡單，尤其適合于室內(nèi)工作的機(jī)器人使用。
【附圖說明】
[0009]圖1為本實(shí)用新型的一種基于攝像頭定位的室內(nèi)機(jī)器人控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0010]圖2為圖1中微處理器的電路圖；
[0011]圖3為圖1中攝像頭的驅(qū)動電路圖；
[0012]圖4為圖1中碰撞傳感器模塊的電路圖；
[0013]圖5為圖1中陀螺儀及加速度計(jì)模塊的驅(qū)動電路圖；
[0014]圖6為圖1中紅外傳感器模塊的電路圖；
[0015]圖7為圖1中驅(qū)動電路的電路圖.
[0016]附圖標(biāo)記如下:1、微處理器;2、攝像頭模塊;3、陀螺儀及加速度計(jì)模塊;4、碰撞傳感器模塊;5、紅外傳感器模塊;6、編碼器;7、驅(qū)動電路。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行說明:
[0018]如圖1所示，一種基于攝像頭定位的室內(nèi)機(jī)器人控制系統(tǒng)，包括微處理器1，室內(nèi)機(jī)器人控制系統(tǒng)還包括分別與微處理器I連接的攝像頭模塊2、陀螺儀及加速度計(jì)模塊3、碰撞傳感器模塊4、紅外傳感器模塊5、編碼器6、驅(qū)動電路7，編碼器6連接電機(jī)驅(qū)動電路7，碰撞傳感器模塊4包括四個碰撞傳感器，四個碰撞傳感器安裝于室內(nèi)機(jī)器人本體上，驅(qū)動電路7包括雙輪電機(jī)驅(qū)動電路、電機(jī)電流檢測電路及編碼器電路。
[0019]微處理器I電路如圖2所示，微處理器I用于接收和處理傳感器接收到的信號并按照預(yù)先設(shè)定好的程序驅(qū)動電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)控制機(jī)器人到達(dá)室內(nèi)的預(yù)定位置。
[0020]攝像頭模塊2驅(qū)動電路如圖3所示，攝像頭用于將拍照獲得的帶有色塊標(biāo)識的圖片信息記錄下來并轉(zhuǎn)換為八位影像數(shù)據(jù)存放于FIFO存儲芯片中以便于微處理器進(jìn)行調(diào)用，穩(wěn)壓電路用于提供攝像頭模塊正常工作所需要的電壓。
[0021]碰撞傳感器模塊4電路如圖4所示，安裝于機(jī)器人前半部位的四個碰撞傳感器，四個方位分別為左方、左前方、右前方和右方，機(jī)器人在行走過程中碰到紅外線傳感器不能檢測到的障礙物時，對應(yīng)方向上的機(jī)械按鍵會被按下，此時碰撞傳感器c I a s h、c I a s h _ 1、clash2及clash2_l會出現(xiàn)一個電壓的突變，這個變化會被微處理器具有相應(yīng)功能的端腳捕獲到，微處理器就能夠識別到此方向的障礙物并控制機(jī)器人采取相應(yīng)的規(guī)避措施。
[0022 ]陀螺儀與加速度計(jì)模塊3驅(qū)動電路如圖5所示，此電路包含一個集成有陀螺儀與加速度計(jì)的傳感器和一個對陀螺儀輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并將處理所得數(shù)據(jù)傳輸給微控制器的單片機(jī)。陀螺儀能夠?qū)C(jī)器人行進(jìn)過程中個方向上的角速度進(jìn)行測量，加速度計(jì)用于測量機(jī)器人行進(jìn)過程中個方向上的加速度。此電路與電機(jī)編碼器反饋回來的信號可以計(jì)算出機(jī)器人在行進(jìn)過程中相對于初始化原點(diǎn)的坐標(biāo)值，然而由于陀螺儀與加速度計(jì)本身存在零漂等誤差影響，使得計(jì)算出來的坐標(biāo)值存在誤差，所以本系統(tǒng)引進(jìn)攝像頭識別室內(nèi)特定的帶有位置信息的色塊標(biāo)簽用于幫助機(jī)器人在室內(nèi)行進(jìn)時進(jìn)行更加精確的定位。
[0023]機(jī)器人的紅外傳感器模塊5電路如圖6所示，此電路包括信號發(fā)射電路和信號接收電路兩部分。信號發(fā)射電路的PWRC引腳接到微處理器的端腳用于控制紅外光信號的發(fā)射，此電路中紅外發(fā)射管與接收管采取發(fā)射-接收對的方式排列與機(jī)器人的前方，一共12對傳感器能夠檢測到機(jī)器人前方180°各個方向的障礙物，紅外接受電路能夠?qū)⒔邮盏降募t外光信號的強(qiáng)弱轉(zhuǎn)換為電壓信號并通過微處理器的A/D轉(zhuǎn)換功能轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)據(jù)判斷出機(jī)器人與障礙物間的距離，從而提前控制控制機(jī)器人避開障礙物。
[0024]驅(qū)動電路7如圖7所示，此電路包括雙輪電機(jī)驅(qū)動電路，電機(jī)電流檢測電路以及編碼器電路。電機(jī)驅(qū)動電路控制雙輪的正、反轉(zhuǎn)與加、減速從而控制機(jī)器人的前進(jìn)、后退與轉(zhuǎn)彎。電機(jī)電流檢測電路實(shí)時檢測驅(qū)動電機(jī)的電流大小，如果電機(jī)在行進(jìn)過程中出現(xiàn)堵轉(zhuǎn)現(xiàn)象，通過電機(jī)的電流會增大，此電流被微處理器I檢測到如果超過預(yù)設(shè)的值，那么微處理器I就會通過控制功率輸出信號讓電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，避免電機(jī)由于長時間處于異常工作狀態(tài)而受到損壞。編碼器6用于向微處理器反饋機(jī)器人的行進(jìn)距離，機(jī)器人輪子轉(zhuǎn)動一周編碼器6輸出的脈沖信號是固定的，微處理器I就可以通過采集編碼器6輸出的脈沖信號的個數(shù)和機(jī)器人輪子的直徑計(jì)算出機(jī)器人行走的距離。
[0025]以上所述是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型所述原理的前提下，還可以作出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于攝像頭定位的室內(nèi)機(jī)器人控制系統(tǒng)，包括微處理器，其特征在于，所述室內(nèi)機(jī)器人控制系統(tǒng)還包括分別與微處理器連接的攝像頭模塊、陀螺儀及加速度計(jì)模塊、碰撞傳感器模塊、紅外傳感器模塊、編碼器、驅(qū)動電路，所述編碼器連接電機(jī)驅(qū)動電路，所述碰撞傳感器模塊包括四個碰撞傳感器，四個碰撞傳感器安裝于室內(nèi)機(jī)器人本體上，所述驅(qū)動電路包括雙輪電機(jī)驅(qū)動電路、電機(jī)電流檢測電路及編碼器電路。2.如權(quán)利要求1所述的基于攝像頭定位的室內(nèi)機(jī)器人控制系統(tǒng)，其特征在于，所述四個碰撞傳感器安裝于室內(nèi)機(jī)器人本體上的前半部位。3.如權(quán)利要求1所述的基于攝像頭定位的室內(nèi)機(jī)器人控制系統(tǒng)，其特征在于，所述攝像頭模塊包括攝像頭、存儲芯片、穩(wěn)壓電路。4.如權(quán)利要求1所述的基于攝像頭定位的室內(nèi)機(jī)器人控制系統(tǒng)，其特征在于，所述陀螺儀及加速度計(jì)模塊包括陀螺儀、加速度計(jì)、單片機(jī)。5.如權(quán)利要求1所述的基于攝像頭定位的室內(nèi)機(jī)器人控制系統(tǒng)，其特征在于，所述紅外傳感器模塊包括紅外發(fā)射電路及紅外接收電路。
【文檔編號】B25J13/08GK205497488SQ201620342959
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年4月22日
【發(fā)明人】馮成, 李北辰, 梁弘毅
【申請人】廣州艾若博機(jī)器人科技有限公司