[发明专利]一种三轮全向移动机器人及其运动控制方法

说明书

本发明公开了一种三轮全向移动机器人及其运动控制方法，三轮全向移动机器人包括Y型底盘，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；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。本发明在满足全向移动机器人定位精度要求的基础上，解决了现有定位技术的高成本、对CPU高要求及高研发难度的问题，为全向机器人的自主定位提供了一种经济可行的解决方法。

技术领域

本发明涉及机器人领域，具体涉及一种三轮全向移动机器人及其运动控制方法。

背景技术

目前，全向机器人的运动控制及自定位主要是码盘定位、激光雷达定位、视觉定位、全球定位系统(GPS)定位和超宽带(UWB)定位。

码盘定位：适用于短距离的移动，长距离的行走误差较大。难以完成复杂路线的行进。

激光雷达：虽然定位精度很高，但成本昂贵。

视觉定位：主要借助摄像头完成，应用领域广泛，但摄像头成本较高、图像处理量巨大，对中央处理器(CPU)要求较高且实时性差。

GPS定位：只能应用于室外场景的定位，不适用于室内定位。

UWB定位：室内定位精度高，但至少需要3个基站的支持，成本高且研发难度高。

对于使用在固定路线上的移动机器人，例如仓库内的物流机器人，由于其环境因素和成本因素的限制，激光雷达、视觉定位、GPS定位和UWB定位均不适用，码盘定位虽然在固定路线(非复杂路线)中适用，但是在长时间的运行下，由于累计误差、轮子打滑以及场地等原因会造成运动偏差，进而与设定运动路径偏离产生较大的误差。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种三轮全向移动机器人及其运动控制方法解决了现有移动机器人成本高或移动控制效果差的问题。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

提供一种三轮全向移动机器人，其包括Y型底盘，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；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；

基础定位模块，用于获取三轮全向移动机器人的运动数据；

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；

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；

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。

进一步地，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。

进一步地，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；