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专利号: 201310507564X
申请人: 燕山大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 控制;调节
更新日期:2024-04-29
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种超市购物机器人,其特征在于:所述机器人系统由定位模块、超声波测距模块、控制器模块和电机驱动模块组成;所述的定位模块中设有电子罗盘和光电编码器;控制器模块与电子罗盘通过I2C总线连接;光电编码器的输出端与控制器模块连接;控制器模块与超声波测距模块采用RS232串口通信方式进行数据传输;控制器模块的输出端与电机驱动模块连接,所述电机驱动模块包括驱动电机以及受驱动电机驱动转动的滚轮。

2.根据权利要求1所述的一种超市购物机器人,其特征在于:所述超声波测距模块分为三组,分别安装在机器人的正前方、左前方和右前方;三个超声波测距模块分别与控制器模块接通。

3.一种超市购物机器人行进路径规划方法,其特征在于:根据机器人起始位置和目标位置构建机器人的行进路径坐标系;机器人的起始位置为坐标原点,起始位置指向目标位置的直线为Y轴,该方向也是机器人行进路径的主航向;Y轴以起始位置为定点顺时针旋转90度后即为X轴;由定位模块中的电子罗盘获取机器人的位姿角度,由光电编码器获取机器人的行进里程信息;利用罗差补偿法修正机器人位姿角度并计算出机器人当前位置坐标;控制器模块根据机器人的当前位置坐标和超声波测距模块探知的障碍物距离信息来判断机器人的运动模式;所述机器人运动模式分为避障模式和面向目标直行模式;

所述避障模式,机器人通过安装在正前方、左前方和右前方的三个超声波测距模块同时测量障碍物距离,三个超声波测距模块探测得到的障碍物距离信息作为模糊控制算法的输入,运用模糊控制算法计算出机器人下一步转向的角度和行进的距离,控制器模块据此控制机器人的转向和行进距离,完成一次直线段避障移动;此后控制器模块继续判断机器人当前位置是否满足避障模式的脱离条件,如满足条件则机器人进入面向目标直行模式,否则控制器模块继续探测障碍物信息并对机器人进行再次定位、计算转向角和测量行进距离,再次完成一次直线段避障移动;依上述操作直至机器人绕开障碍物,面向目标位置进入直行模式;

所述面向目标直行模式:通过电子罗盘确定机器人已经转至正面面向目标位置,机器人开始直行前进或修正方向后直行前进;光电编码器记录机器人所行进的里程,超声波测距模块实时探测前方障碍物的距离;当遇到障碍物时,机器人系统进入避障模式。

4.根据权利要求3所述的一种超市购物机器人行进路径规划方法,其特征在于:根据机器人当前姿态角度和位置坐标计算虚拟航向回归点,如果虚拟航向回归点的纵坐标值处于当前位置和目标位置纵坐标值之间,且超声波测距模块未探测到障碍物信息,则判定为满足避障模式脱离条件;虚拟航向回归点纵坐标值的计算公式如下,Yo=Yi-Xi×tan(θ) (1)

式(1)中,Yo为虚拟航向回归点的纵坐标值,Yi为机器人当前位置坐标的纵坐标值,Xi为机器人当前位置坐标的横坐标值,θ为机器人当前姿态角度值。