一種基于RC控制器的樓道清潔機器人控制系統及方法與流程

本發明涉及清潔機器人領域，更具體的說，是涉及一種基于RC控制器的樓道清潔機器人控制系統及方法。

背景技術：

隨著社會的發展，越來越多的智能系統開始代替人類的體力勞動，而且越來越自動化、智能化。樓道清潔機器人就是利用機器人的人工智能來實現樓道的清潔工作，代替樓道清潔工人的勞動。它的使用價值逐漸被人們接受與認可，大大的降低了勞動成本，提高了樓道清潔的工作效率。

清潔機器人是一種地面清掃機，適用于自動移動經過并清潔待清潔表面。不同于常見的地面清掃器，機器人未被指定為它由操作者主動引導經過待清潔表面。機器人本身確定它沿哪條路線移動經過待清潔表面和如何清潔該待清潔表面。對此，機器人顯然需要大量傳感器以便能借以掌握其周圍環境，確切的說是距周圍環境的距離。

隨著經濟的發展，土地使用成本不斷升高，建筑向高層發展已成為一種趨勢。在林立的高樓中，如何有效、便捷地清掃樓梯是我們亟需解決的問題。

技術實現要素：

有鑒于此，有必要針對上述問題，提供一種基于RC控制器的樓道清潔機器人控制系統及方法。

為了實現上述目的，本發明的技術方案如下：

一種基于RC控制器的樓道清潔機器人控制系統，包括RC主控制器模塊、傳感器模塊、數據采集模塊和電機驅動模塊；所述傳感器模塊連接所述數據采集模塊，所述數據采集模塊和所述電機驅動模塊分別連接到所述RC主控制器模塊；

所述傳感器模塊用于實時路面信息探測；

所述數據采集模塊用于采集傳感器模塊采集到的信息，并傳輸給RC主控制器模塊；

所述RC主控制器模塊用于對采集到的信息進行綜合分析處理，并生成合理的指令；

所述電機驅動模塊用于根據接收到的RC主控制器模塊的指令，驅動清潔機器人中相應的電機進行工作。

作為優選的，還包括電源監控模塊，所述電源監控模塊連接數據采集模塊，所述電源監控模塊用于對機器人進行電壓檢測、充電監測和過流檢測，再通過數據采集模塊采集反饋給RC主控制器模塊。

作為優選的，所述傳感器模塊包括防跌落紅外傳感器、樓梯判斷傳感器、避障傳感器、調頻紅外傳感器以及電子羅盤傳感器。

作為優選的，所述清潔機器人中與電機驅動模塊連接的電機包括行走電機、伸縮電機、升降電機、吸塵電機、清掃電機以及拖地電機。

作為優選的，所述傳感器模塊與所述數據采集模塊、所述數據采集模塊與所述RC主控制器模塊、所述電機驅動模塊與所述RC主控制器模塊之間通過EtherCAT總線連接并傳輸信息。

作為優選的，所述RC主控制器模塊采用IRC-I核心控制器，所述IRC-I核心控制器的IRC-I板卡上運行嵌入式Linux操作系統，并在嵌入式Linux環境下開發有適用于樓道清潔機器人高效作業的控制軟件包。

作為優選的，還包括無線示教器，所述無線示教器用于實時顯示傳感器模塊檢測到的周邊路面狀況，并對清潔機器人進行遠程操控。

一種根據上述系統進行樓道清潔的方法，包括以下步驟：

S1、初始化，對各個模塊進行初始化；

S2、根據樓梯判斷傳感器和電源監控模塊采集到的信號進行分析，識別樓梯位置和判斷電池電量是否充足；

S3、開啟清潔機器人進行清潔，并根據實時采集到的信號進行調整。

進一步的，所述步驟S3中的調整包括：

根據避障傳感器采集到的信號進行避障姿態調整；

根據樓梯判斷傳感器、調頻紅外傳感器、電子羅盤傳感器、防跌落傳感器和避障傳感器采集到的信號進行行走方向、上下樓梯調整；

與現有技術相比，本發明的有益效果在于：提高運算速度；增強實時性；提升了對復雜路面工況的適應能力；有效地提高了樓道清潔作業的工作效率，無線示教器既可以實時顯示清潔機器人的工作狀態信息，又可以對機器人進行手動控制，實現機器人遠程操控能力，當機器人遇到障礙物或樓梯時就相應的進行避障或爬梯清潔操作，并實時地對現場突發故障做出診斷與處理，實現機器人的智能路徑識別、避障、防跌落、上下樓及吸塵、拖地等清潔功能。

附圖說明

圖1是本發明的控制系統的結構框圖；

圖2是本發明的IRC-I主控制器模塊示意圖；

圖3是本發明的方法的流程框圖；

圖4是本發明方法的具體流程示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明所述的一種基于RC控制器的樓道清潔機器人控制系統及方法作進一步說明。

以下是本發明所述一種基于RC控制器的樓道清潔機器人控制系統及方法的最佳實例，并不因此限定本發明的保護范圍。

為了實現上述目的，本發明的技術方案如下：

一種基于RC控制器的樓道清潔機器人控制系統，包括RC主控制器模塊，傳感器模塊、數據采集模塊和電機驅動模塊；傳感器模塊連接數據采集模塊， 數據采集模塊和電機驅動模塊分別連接到RC主控制器模塊；數據采集模塊用于采集傳感器模塊采集到的信息，對信息進行預處理并傳輸給RC主控制器模塊；RC主控制器模塊用于對采集到的信息進行綜合分析處理，并生成合理的指令；

圖2是本發明的RC主控制器模塊示意圖，RC主控制器模塊采用信息處理及響應能力較強的IRC-I核心控制器，IRC-I核心控制器的IRC-I板卡上運行嵌入式Linux操作系統，并在嵌入式Linux環境下開發有適用于樓道清潔機器人高效作業的控制軟件包，通過控制軟件包對數據進行處理，并控制清潔機器人進行高效作業。

傳感器模塊用于實時路面信息探測；其包括防跌落紅外傳感器、樓梯判斷傳感器、避障傳感器、調頻紅外傳感器以及電子羅盤傳感器，樓梯判斷傳感器用于識別清潔機器人所處的位置，將位置信息發送到IRC-I核心控制器，IRC-I核心控制器根據信息判斷并控制清潔機器人進行行走、上樓、下樓等操作，具體可根據樓梯判斷傳感器采集到的數據控制清潔機器人進行行走、上樓、下樓等操作；防跌落紅外傳感器用于在機器人下樓時，不斷采集清潔機器人和樓道的位置信息，防止清潔機器人在下樓時跌落；調頻紅外傳感器、避障傳感器和電子羅盤傳感器用于采集機器人在行走、上樓、下樓過程中的障礙、位置信息，并將采集的信息發送到IRC-I核心控制器，IRC-I核心控制器根據信息判斷并控制清潔機器人進行壁障、拖地、清潔等行為。

電機驅動模塊用于根據接收到的RC主控制器模塊的指令，驅動清潔機器人中相應的電機進行工作，實現清潔機器人的智能路徑識別、避障、防跌落、上下樓及吸塵、拖地等清潔功能。

作為優選的，該系統還包括一電源監控模塊，電源監控模塊連接數據采集模塊，電源監控模塊用于對機器人進行電壓檢測、充電監測和過流檢測，再通過數據采集模塊采集反饋給RC主控制器模塊，當系統電池電壓不足或電量低于一定值的情況下及時去充電站充電。

作為優選的，清潔機器人中與電機驅動模塊連接的電機包括行走電機、伸縮電機、升降電機、吸塵電機、清掃電機、拖地電機，行走電機、伸縮電機、升降電機、用于控制清潔機器人執行行走、上樓、下樓、避障等命令，吸塵電機、清掃電機、拖地電機用于控制清潔機器人在運動過程中對樓道進行清潔、吸塵、拖地等命令。

作為優選的，傳感器模塊與數據采集模塊、數據采集模塊與RC主控制器模塊、電機驅動模塊與RC主控制器模塊間通過EtherCAT總線連接并傳輸信息。

為了使本發明的控制系統更加人性化和方便規模化，控制系統還包括一無線示教器，無線示教器用于實時顯示傳感器模塊檢測到的周邊路面狀況，并對清潔機器人進行遠程操控，可以將多個清潔機器人的無線示教器集中，進行統一控制，有利于對多個機器人進行統一監控，同時又減少了人員成本。

圖3和圖4示出了一種根據上述系統進行樓道清潔的方法，包括：

S1、初始化，對各個模塊進行初始化；

S2、根據樓梯判斷傳感器和電源監控模塊采集到的信號進行分析，識別樓梯位置和判斷電池電量是否充足；

S3、開啟清潔機器人進行清潔，并根據實時采集到的信號進行調整。

具體的，步驟S3中根據實時采集到的信號進行調整包括：

根據避障傳感器采集到的信號進行避障姿態調整；

根據樓梯判斷傳感器用于識別清潔機器人所處的位置，將位置信息發送到IRC-I核心控制器，IRC-I核心控制器根據信息判斷并控制清潔機器人進行行走、上樓、下樓等操作；防跌落紅外傳感器用于在機器人下樓時，不斷采集清潔機器人和樓道的位置信息，防止清潔機器人在下樓時跌落；調頻紅外傳感器、避障傳感器和電子羅盤傳感器用于采集機器人在行走、上樓、下樓過程中的障礙、位置信息，并將采集的信息發送到IRC-I核心控制器，IRC-I核心控制器根據信息判斷并控制清潔機器人進行壁障、拖地、清潔等命令；并通過控制行走電機、伸縮電機、升降電機、吸塵電機、清掃電機、拖地電機控制清潔機器人進行上下樓及吸塵、拖地等清潔功能；

綜上所述，本發明的有益效果在于：提高運算速度；增強實時性；提升了對復雜路面工況的適應能力；有效地提高了樓道清潔作業的工作效率，無線示教器既可以實時顯示清潔機器人的工作狀態信息，又可以對機器人進行手動控制，實現機器人遠程操控能力，當機器人遇到障礙物或樓梯時就相應的進行避障或爬梯清潔操作，并實時地對現場突發故障做出診斷與處理，實現機器人的智能路徑識別、避障、防跌落、上下樓及吸塵、拖地等清潔功能。

以上實施例僅表達了本發明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本發明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發明的保護范圍。因此，本發明專利的保護范圍應以所附權利要求為準。