通用移動底盤控制系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及移動機器人領域中的移動底盤控制技術，具體地，涉及一種通用移動底盤控制系統。
【背景技術】
[0002]在移動機器人領域中，移動底盤是其中最核心部件。而移動底盤常見的導航方式有磁導航、慣性導航、激光導航、視覺導航等多種導航方式。不同的導航方式采用的傳感器也不一樣，有磁導航傳感器、陀螺儀、激光掃描測距儀、雙目視覺等。這些傳感器的接口方式多種多樣，有總線型的，也有模擬量輸出的，即使同一類傳感器，不同公司生產的產品接口方式也多樣。同時，移動底盤大多采用輪式驅動，驅動電機有多種，比如步進電機、直流有刷電機以及直流無刷電機，并且根據負載不同，驅動功率也從十幾瓦到一兩百瓦不等。正由于傳感器接口方式的多樣和底盤驅動形式的多樣，導致移動底盤產品的多樣性和移動底盤控制系統的移植性不強、通用性不高。
[0003]經過對現有技術文獻的檢索發現，中國申請號為201220347852.4，授權公告號為CN202641571U，名稱為移動機器人通用模塊化輪式底盤的實用新型，給出了一種基于四輪驅動和超聲波雷達防撞的移動機器人通用輪式底盤結構。中國申請號為201320389947.7，授權公告號為CN203331024U，名稱為一種模塊化通用輪式移動機器人的實用新型，給出了一種基于三輪式和底盤、托板、搭載板三層層疊互聯的通用輪式移動機器人結構。兩項專利雖然都針對輪式移動機器人的通用性設計問題，但解決的都是結構設計的通用性和模塊化，不能很好的解決由不同移動底盤傳感器接口方式的多樣和底盤驅動形式的多樣帶來的底盤控制系統的不通用問題，也就不能很好的滿足各類移動機器人對底盤控制系統快速設計、快速開發和快速測試的要求。
【實用新型內容】
[0004]針對現有技術中的缺陷，本實用新型的目的是提供一種通用移動底盤控制系統，可以克服由不同移動底盤傳感器接口方式的多樣性和底盤驅動形式的多樣性帶來的底盤控制系統的不通用的問題。
[0005]根據本實用新型提供的通用移動底盤控制系統，包括通用傳感器接口模塊、通用底盤控制模塊、通用電機驅動模塊以及配置模塊；
[0006]其中，所述通用傳感器接口模塊通過所述通用底盤控制模塊連接所述通用電機驅動模塊;所述配置模塊連接所述通用底盤控制模塊。
[0007]優選地，所述通用傳感器接口模塊包括總線通信接口單元、離散信號接口單元和模擬信號接口單元；
[0008]其中，所述總線通信接口單元、所述離散信號接口單元和所述模擬信號接口單元以并聯的方式連接所述通用電機驅動模塊的傳感器多路選擇矩陣單元；
[0009]總線通信接口單元用于連接總線輸出型的傳感器，離散信號接口單元用于連接輸出為TTL電平或CMOS電平信號的傳感器，模擬信號接口單元用于連接模擬量輸出的傳感器。
[0010]優選地，所述的通用底盤控制模塊包括傳感器多路選擇矩陣單元、多傳感器信息融合單元、路徑軌跡跟蹤單元、驅動器多路選擇矩陣單元、電機驅動控制單元和第一無線通信接口單元；
[0011]其中，所述傳感器多路選擇矩陣單元依次通過所述多傳感器信息融合單元、所述路徑軌跡跟蹤單元、所述驅動器多路選擇矩陣單元連接所述電機驅動控制單元；
[0012]所述傳感器多路選擇矩陣單元和所述驅動器多路選擇矩陣單元分別通過所述第一無線通信接口單元連接所述配置模塊。
[0013]優選地，所述配置模塊包括用戶配置界面和第二無線通信接口單元；
[0014]其中，所述第二無線通信接口單元通過所述第一無線通信接口單元連接所述傳感器多路選擇矩陣單元和所述驅動器多路選擇矩陣單元。
[0015]優選地，所述通用電機驅動模塊包括步進電機驅動單元、直流有刷電機驅動單元、直流無刷電機驅動單元和永磁同步電機驅動單元；
[0016]其中，所述步進電機驅動單元、所述直流有刷電機驅動單元、所述直流無刷電機驅動單元和所述永磁同步電機驅動單元以并聯的方式連接電機驅動控制單元，接收電機驅動控制單元傳輸過來的脈寬調制信號。
[0017]優選地，所述用戶配置界面用于生成傳感器配置矩陣和驅動電機配置矩陣；
[0018]所述傳感器配置矩陣通過多傳感器信息融合技術實現通用傳感器接口模塊通用；
[0019]驅動電機配置矩陣通過多類電機的驅動控制技術實現通用電機驅動模塊的通用。
[0020]優選地，所述總線通信接口單元包括有線通信接口和無線通信接口；
[0021]所述有線通信接口包括串口、CAN總線和以太網中的任一種或任多種;所述無線通信接口包括WiFi模塊、藍牙模塊和ZigBee模塊中的任一種或任多種。
[0022]優選地，所述通用電機驅動模塊用于驅動移動底盤中選用的多種不同類型電機；多種不同類型電機包括步進電機、直流有刷電機、直流無刷電機和永磁同步電機。
[0023]優選地，所述步進電機驅動單元包括相連的第一集成驅動芯片和MOS管搭建的H橋驅動電路;所述直流有刷電機驅動單元包括相連的第二集成驅動芯片和MOS管搭建的H橋驅動電路;所述直流無刷電機驅動單元包括相連的第三集成驅動芯片和MOS管搭建的三相橋驅動電路;所述永磁同步電機驅動單元包括相連的第四集成驅動芯片和MOS管搭建的三相橋驅動電路；
[0024]所述第一集成驅動芯片、所述第二集成驅動芯片、所述第三集成驅動芯片以及所述第四集成驅動芯片連接所述電機驅動控制單元。
[0025]優選地，所述多傳感器信息融合單元用于實時處理移動底盤多種傳感器的信息融合，所述電機驅動控制單元用于多種不同類型移動底盤電機的數字驅動控制。
[0026]與現有技術相比，本實用新型具有如下的有益效果:
[0027]1、本實用新型的硬件系統中的處理器具有高速的計算能力，其中，通過傳感器接口模塊配備了豐富的I/O接口模塊支持，用戶可以根據需要進行組合；
[0028]2、本實用新型的軟件系統功能強大且使用方便，包含多傳感器信息融合單元、路徑軌跡跟蹤單元、運動控制技術、多類電機的驅動控制單元和基于無線通信的用戶配置界面；
[0029]3、根據實際移動底盤相連的傳感器和驅動電機，通過本實用新型可快速配置生成具備自主導航的移動底盤，從而很好的解決由不同移動底盤傳感器接口方式的多樣和底盤驅動形式的多樣帶來的底盤控制系統的不通用問題，也就很好的滿足各類移動機器人對底盤控制系統快速設計、快速開發和快速測試的要求；
[0030]4、本實用新型具有高度的集成性和模塊性，允許用戶根據需求來快速組建移動底盤產品，無論是軟件還是硬件，都提供了多項選擇。
【附圖說明】
[0031]通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本實用新型的其它特征、目的和優點將會變得更明顯:
[0032]圖1為本實用新型的結構不意圖。
【具體實施方式】
[0033]下面結合具體實施例對本實用新型進行詳細說明。以下實施例將有助于本領域的技術人員進一步理解本實用新型，但不以任何形式限制本實用新型。應當指出的是，對本領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下，還可以做出若干變形和改進。這些都屬于本實用新型的保護范圍。
[0034]在本實施例中，本實用新型提供的通用移動底盤控制系統，包括通用傳感器接口模塊1、通用底盤控制模塊2、通用電機驅動模塊3以及配置模塊4;
[0035]其中，所述通用傳感器接口模塊I通過所述通用底盤控制模塊2連接所述通用電機驅動模塊3;所述配置模塊4連接所述通用底盤控制模塊2。
[0036]所述通用傳感器接口模塊I包括總線通信接口單元11、離散信號接口單元12和模擬信號接口單元13;其中，所述總線通信接口單元11、所述離散信號接口單元12和所述模擬信號接口單元13以并聯的方式連接所述通用電機驅動模塊3的傳感器多路選擇矩陣單元21;總線通信接口單元11用于連接總線輸出型的傳感器，接收總線輸出的各類傳感器的實測數據，并傳輸至傳感器多路選擇矩陣單元;離散信號接口單元12用于連接輸出為TTL電平或CMOS電平信號的傳感器，接收TTL或CMOS電平信號輸出的各類傳感器的實測數據，并傳輸至傳感器多路選擇矩陣單元;模擬信號接口單元13用于連接模擬量輸出的傳感器，接收模擬量輸出的各類傳感器的實測數據，并傳輸至傳感器多路選擇矩陣單元。
[0037]所述的通用底盤控制模塊2包括傳感器多路選擇矩陣單元21、多傳感器信息融合單元22、路徑軌跡跟蹤單元23、驅動器多路選擇矩陣單元24、電機驅動控制單元25和第一無線通信接口單元26;其中，所述傳感器多路選擇矩陣單元21依次通過所述多傳感器信息融合單元22、所述路徑軌跡跟蹤單元23、所述驅動器多路選擇矩陣單元24連接所述電機驅動控制單元25;所述傳感器多路選擇矩陣單元21和所述驅動器多路選擇矩陣單元24分別通過所述第一無線通信接口單元26連接所述配置模塊4。
[0038]更為具體地，傳感器多路選擇矩陣單元21連接第一無線通信接口單元26和多傳感器信息融合單元22，接收通用傳感器接口模塊I傳輸過來的產品實際相連的多路傳感器數據，并根據通過第一無線通信接口單元26接收到的傳感器配置矩陣，對多路傳感器數據進行矩陣變換映射的預處理，再將處理后的數據傳輸至多傳感器信息融合單元。多傳感器信息融合單元22連接路徑軌跡跟蹤單元23，多傳感器信息融合單元可以處理各類傳感器的信息融合，具有較高的系統容錯性和實時性，其對經由傳感器多路選擇矩陣后的每路傳感器數據進行各自獨立的特征提取和識別處理，獲得每路傳感器的估計信息，再根據判決準則對每路傳感器的決策結果進行融合優化，最后得到多傳感信息融合系統的決策結果，并傳輸至路徑軌跡跟蹤單元。路徑軌跡跟蹤單元23連接驅動器多路選擇矩陣單元24，路徑軌跡跟蹤單元23接收多傳感信息融合單元發送過來的目標點坐標信息、底盤坐標信息、障礙物信息以及電機旋轉角度測量信息，實現帶避障約束的軌跡規劃、速度閉環控制，控制量輸出至驅動器多路選擇矩陣單元24。驅動器多路選擇矩陣單元24