一種基於電子地圖的移動機器人自動行駛控制系統的製作方法
2023-05-24 04:55:31 1
本發明涉及機器人控制技術領域，特別涉及一種基於電子地圖的移動機器人自動行駛控制系統。
背景技術：
隨著科技的發展機器人智能技術發展迅速，自動駕駛技術更能滿足人們的生產和生活要求，由於其受環境影響較大常常需要人為的設定標誌物，並採用圖像處理技術提取有效道路信息，圖像提取算法雖然原理上可行但運用實際中不盡然人意。
技術實現要素：
本發明的目的在於提供一種基於電子地圖的移動機器人自動行駛控制系統，以解決現有的汲取人自動駕駛技術所存在的應用效果無法滿足使用要求的問題。
為實現上述目的，本發明提供了一種基於電子地圖的移動機器人自動行駛控制系統，包括：
傳感器系統，用於獲取移動機器人的定位信息以及採集周圍環境的圖像信息；
電子地圖模塊，為嵌入在客戶端監控平臺的應用程式上的一套組件庫，用於根據移動機器人當前的定位信息及設定的目標位置規劃出一條道路；
客戶端監控平臺，將所述道路進行分離處理為離散的點資料庫，並基於所述點資料庫中各點的位置及來自機器人控制系統的狀態信息處理得到控制信息；
機器人控制系統，設於移動機器人上，並與所述移動機器人的運動模塊相連，用於實時獲取來自客戶端監控平臺的控制信息，以控制運動模塊使所述移動機器人移動以到達所述目標位置。
較佳地，所述傳感器系統包括：
gps模塊，用於進行定位以獲取所述移動機器人的定位信息；
陀螺儀，用於獲取所述移動機器人的加速度；
超聲波傳感器，用於獲取所述移動機器人距離障礙物的距離信息；
雲臺攝像頭，採集周圍環境的圖像信息；
電子羅盤，用於獲取所述移動機器人的當前姿態。
較佳地，所述電子地圖模塊加載在所述客戶端監控平臺處，所述電子地圖模塊為基於百度api開發的一套組件庫，其中，電子地圖模塊包括通過添加overviewmapscontrol、scalecontrol函數以支持滑鼠滑輪、放縮和交互功能。
較佳地，所述客戶端監控平臺分別通過網絡通訊模塊與所述機器人控制系統及傳感器系統進行遠程通信及控制，所述網絡通訊模塊的通信協議為tcp/ip網絡協議，並設為伺服器模式，所述機器人控制系統及對應的傳感器系統設置為客戶端模式。
較佳地，所述移動機器人為履帶式移動機器人，所述運動模塊用於驅動所述履帶使機器人移動；所述機器人控制系統包括微控制器，所述微控制器為st公司的32位微處理器stm32f103zet6，所述微控制器與所述運動模塊相連。
較佳地，所述傳感器系統中的gps、超聲、陀螺儀、電子羅盤通過rs232標準協議與所述微控制器進行數據通訊；所述傳感器系統中的雲臺攝像頭通過rs485與所述微控制器進行圖像傳輸。
本發明具有以下有益效果：
(1)該控制系統可以不依賴於複雜的圖像處理技術，可以有限的避免路途障礙帶來的技術難題，並且大大減少硬體處理器的負擔；
(2)利用本發明的控制系統，可以有效的控制機器人在行駛過程中實現按地圖路線行走不需要任何的人為控制，更加智能化；
(3)利用本發明的控制系統，利用百度地圖的路徑選擇，選擇出最適合的運動路徑，工作重點放在正運動學控制和逆運動學控制，從而進行路徑選擇和路徑優化，為機器人系統節能；
(4)利用本發明設計的控制系統，可以實現機器人路徑優化的同時實現無人駕駛技術；
(5)基於電子地圖組件可以提供gps定位系統，通過結合移動機器人運動系統來實現自動駕駛，在設計方面驅動了自動駕駛的技術進步，同時設計簡單操作準確，可行性高。
附圖說明
圖1為本發明系統組成示意圖；
圖2為優選實施例的客戶端監控平臺控制過程示意圖；
圖3為優選實施例的機器人控制系統的控制過程示意圖；
圖4為優選實施例的系統工作流程示意圖。
具體實施方式
以下將結合本發明的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整的描述和討論，顯然，這裡所描述的僅僅是本發明的一部分實例，並不是全部的實例，基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明的保護範圍。
為了便於對本發明實施例的理解，下面將結合附圖以具體實施例為例作進一步的解釋說明，且各個實施例不構成對本發明實施例的限定。
如圖1所示，本實施例提供了一種基於電子地圖的移動機器人自動行駛控制系統，包括：
傳感器系統1，用於獲取移動機器人的定位信息以及採集周圍環境的圖像信息；
電子地圖模塊2，為嵌入在客戶端監控平臺的應用程式上的一套組件庫，用於根據移動機器人當前的定位信息及設定的目標位置規劃出一條道路；
客戶端監控平臺3，將所述道路進行分離處理為離散的點資料庫，並基於點資料庫中各點的位置及來自機器人控制系統的狀態信息處理得到控制信息；
機器人控制系統4，設於移動機器人上，並與移動機器人的運動模塊相連，用於實時獲取來自客戶端監控平臺的控制信息，以控制運動模塊使移動機器人移動以到達目標位置。
其中，客戶端監控平臺3分別通過網絡通訊模塊5與機器人控制系統4及傳感器系統1進行遠程通信及控制，這裡的網絡通訊模塊5的通信協議為tcp/ip網絡協議，並設為伺服器模式，則機器人控制系統4及對應的傳感器系統1設置為客戶端模式。
具體地，上述的客戶端監控平臺的具體工作過程如下：地圖上的每一條道路線條是一個點集，每一個點代表與實際地理相對應的地理坐標，提取出所有的點作為系統的點資料庫，則在行駛過程中下位機系統的移動機器人反饋的實時gps數據作為起始點並找出資料庫中與其最相近的點，至此即可知道下一刻機器人的目標位置。再找到資料庫中該目標位置相對應的點，即可得出下一時刻的控制命令，例如一條道路的某段有a、b、c三點構成，則機器人從a點附近出發，b點就是下一刻的目標值，經過下位機反饋的gps數據來閉環控制機器人直至到達b點位置，此時b點就成了初始點，c點為下一刻的目標值。
本實施例中的傳感器系統1包括：
gps模塊，用於進行定位以獲取所述移動機器人的定位信息；
陀螺儀，用於獲取所述移動機器人的加速度；
超聲波傳感器，用於獲取所述移動機器人距離障礙物的距離信息；
雲臺攝像頭，採集周圍環境的圖像信息；
電子羅盤，用於獲取所述移動機器人的當前姿態。
進一步地，本實施例中的電子地圖模塊加載在客戶端監控平臺處，電子地圖模塊為基於百度api開發的一套組件庫。其中，電子地圖模塊包括通過添加overviewmapscontrol、scalecontrol函數以支持滑鼠滑輪、放縮和交互功能。
本實施例中的移動機器人為履帶式移動機器人，所述運動模塊用於驅動所述履帶使機器人移動；所述機器人控制系統包括微控制器，所述微控制器為st公司的32位微處理器stm32f103zet6，所述微控制器與所述運動模塊相連。
其中，傳感器系統中的gps、超聲、陀螺儀、電子羅盤通過rs232標準協議與所述微控制器進行數據通訊；所述傳感器系統中的雲臺攝像頭通過rs485與所述微控制器進行圖像傳輸。
如圖2所示，為客戶端監控平臺的上位機程序的結構示意圖，其中，客戶端監控平臺通過電子地圖組件獲得各種電子地圖模塊提供的功能，如電子地圖通過添加overviewmapscontrol、scalecontrol等組件支持客戶端的滑鼠滑輪、放縮曾強人機互動功能。而應用程式中嵌入webbrowser控制項為webbrowseractive提供託管封裝實現客戶端程序中顯示網頁功能。同時，客戶端監控平臺通過網絡通訊模塊基於tcp/ip網絡協議進行tcp/ip的數據接收及數據發送，實現與機器人控制系統的數據交互和運動控制。其中，客戶端監控平臺通過遠程控制模塊控制調整機器人控制系統的狀態信息，如運動方向、車體功能狀態及運動速度等。
圖3是機器人控制系統的信息傳輸示意圖，機器人控制系統通過網絡通訊模塊反饋當前運動狀態和傳感器採集的信息，而運動模塊接收網絡控制信息，通過電機驅動控制板驅動該移動機器人履帶的電機調整其轉速，以及調整該移動機器人的運動方向。其中，本實施例中的機器人控制系統採用嵌入式操作技術，核心為微控制器，該微控制器選用st公司的32位微處理器stm32f103zet6，此外，該移動機器人的機器人系統至少要有電源模塊，運動模塊，傳感器採集與通訊模塊，視頻處理模塊，傳感器外設部件等。其中，微控制器運用現場總線can通訊方式與運動模塊進行運動控制。而在傳感器系統中的gps、超聲、陀螺儀、電子羅盤分別通過rs232標準協議與微控制器進行數據通訊，而雲臺攝像頭的運動通過rs485與微控制器進行數據通訊，圖像通過網絡直接傳輸到上位機顯示界面。
圖4是整個自動行駛系統的工作流程圖，具體控制流程見圖4，首先，系統進行初始化，設定目標位置，然後機器人控制系統接收來自傳感器系統的數據，以獲取機器人的狀態數據，如未接收到，則繼續等待接收狀態數據；如接收到，則將接收的數據上傳到客戶端監控平臺，由電子地圖模塊從狀態數據中提取gps的位置信息，找出機器人所在地圖上的位置；然後由電子地圖模塊對目標位置進行解析，根據移動機器人當前的定位信息及設定的目標位置規劃出一條道路；再由客戶端監控平臺(也即上位機)將道路進行分離處理為離散的點資料庫，並基於點資料庫中各點的位置及來自機器人控制系統的狀態信息處理得到控制信息；客戶端監控平臺通過網絡傳輸控制信息數據到機器人控制系統，同時機器人系統實時反饋自己的當前位置，上位機對機器人的當前位置與目標位置做計算，得出控制命令發送給機器人控制系統，機器人控制系統再控制運動模塊的電機驅動系統運動，同時採集當前的狀態信息反饋給上位機。如到達目標位置，則由客戶端監控平臺顯示移動機器人到達了目標位置狀態，如未到達目標位置，則上位機系統繼續發送控制命令進行運動控制，繼續進行自動行駛。
以上所述，僅為本發明的具體實施方式，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何本領域的技術人員在本發明揭露的技術範圍內，對本發明所做的變形或替換，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。因此，本發明的保護範圍應以所述的權利要求的保護範圍為準。