[发明专利]一种三轮全向移动机器人及其运动控制方法

权利要求书

1.一种三轮全向移动机器人，其特征在于，包括Y型底盘，所述Y型底盘上设置有基础定位模块、辅助定位模块、通信模块、全向运动模块和控制器；所述基础定位模块、辅助定位模块、通信模块、全向运动模块分别与控制器相连；

所述基础定位模块，用于获取三轮全向移动机器人的运动数据；

所述辅助定位模块，用于获取三轮全向移动机器人相对于参考点的相对位置数据；

所述全向运动模块，包括设置在Y型底盘上的三个全向轮，三个全向轮彼此间隔120°，三个全向轮与Y型底盘中心的距离相等；

所述控制器，用于驱动三轮全向移动机器人运动、根据基础定位模块和辅助定位模块的数据对三轮全向移动机器人进行定位及位置修正；

辅助定位模块设置为三组，三组辅助定位模块彼此间隔120°，三组辅助定位模块与Y型底盘中心的距离相等；每组辅助定位模块均包括两个光电传感器和一个超声波传感器；同属于一组辅助定位模块中的两个光电传感器以左右对称的方式安装在Y型底盘的底部；

光电传感器，用于获取三轮全向移动机器人相对于参考点的偏离方向；

超声波传感器，用于获取三轮全向移动机器人相对于参考点的距离；

通过控制器根据光电传感器获取的偏离方向生成角度校正指令，使三轮全向移动机器人调整至既定角度，完成三轮全向移动机器人的角度校正；通过控制器根据超声波传感器获取的距离生成距离校正指令，使三轮全向移动机器人调整至既定距离，完成三轮全向移动机器人的距离校正。

2.根据权利要求1所述的三轮全向移动机器人，其特征在于，基础定位模块包括光电编码器和陀螺仪；

光电编码器，用于获取三轮全向移动机器人的运动速度；

陀螺仪，用于获取姿态角数据；

通过控制器将由光电编码器获取的运动速度乘以光电编码器获取数据的时间周期得到三轮全向移动机器人的行进距离；通过控制器将行进距离分别与陀螺仪获取的姿态角数据的正弦和余弦相乘，得到三轮全向移动机器人在直角坐标系下的横坐标和纵坐标。

3.一种三轮全向移动机器人的运动控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、通过基础定位模块获取三轮全向移动机器人的运动数据和姿态数据；

S2、根据三轮全向移动机器人的运动数据和姿态数据计算三轮全向移动机器人在直角坐标系下的横纵坐标；

S3、根据计算得到的横纵坐标判断三轮全向移动机器人是否到达既定坐标；

S4、通过辅助定位模块获取三轮全向移动机器人相对于路径上参考点的相对位置；

S5、根据三轮全向移动机器人相对于路径上参考点的相对位置对三轮全向移动机器人进行横向校正和纵向校准，使三轮全向移动机器人的真实坐标为既定坐标；

S6、判断三轮全向移动机器人是否到达目的地，若是则结束运动控制，否则进入步骤S7；

S7、根据导航规划将三轮全向移动机器人导航至下一个既定坐标处，并返回步骤S1；

步骤S4中辅助定位模块设置为三组，三组辅助定位模块彼此间隔120°，三组辅助定位模块与Y型底盘中心的距离相等；每组辅助定位模块均包括两个光电传感器和一个超声波传感器；同属于一组辅助定位模块中的两个光电传感器以左右对称的方式安装在Y型底盘的底部；

光电传感器，用于获取三轮全向移动机器人相对于参考点的偏离方向；

超声波传感器，用于获取三轮全向移动机器人相对于参考点的距离；

步骤S5的具体方法为：

通过控制器根据光电传感器获取的偏离方向生成角度校正指令，使三轮全向移动机器人调整至既定角度，完成三轮全向移动机器人的角度校正；通过控制器根据超声波传感器获取的距离生成距离校正指令，使三轮全向移动机器人调整至既定距离，完成三轮全向移动机器人的距离校正，使三轮全向移动机器人的真实坐标为既定坐标。

4.根据权利要求3所述的三轮全向移动机器人的运动控制方法，其特征在于，步骤S1中基础定位模块包括用于获取运动速度的光电编码器和用于获取姿态角数据的陀螺仪。

5.根据权利要求4所述的三轮全向移动机器人的运动控制方法，其特征在于，步骤S2的具体方法为：

通过控制器将由光电编码器获取的运动速度乘以光电编码器获取数据的时间周期得到三轮全向移动机器人的行进距离；通过控制器将行进距离分别与陀螺仪获取的姿态角数据的正弦和余弦相乘，得到三轮全向移动机器人在直角坐标系下的横纵坐标。