[发明专利]一种自主移动机器人平台

摘要

本发明涉及一种能够自主运动的智能移动机器人平台，属于智能机器人技术领域。该自主移动机器人平台包括运动驱动系统、环境感知系统、平台控制系统。与现有的移动机器人常规运动方式不同，该移动机器人通过摆动腿臂机构，利用腿臂机构上的反偏向轮与地面或者空间中媒质的作用力实现机器人的平稳运动，使其运动行为表现力更为突出。该移动机器人还能够自主地对环境进行感知，对机器人移动通道的宽度变化具有很强的行为适应能力。可作为多机器人协同编队、水陆两栖机器人、微纳米机器人运动原型等多个研究领域的实验与验证平台。

主权项

一种自主移动机器人平台，其特征在于包括运动驱动系统、环境感知系统、平台控制系统，其中：运动驱动系统包括腿臂机构、腿臂驱动模块、支撑平台、方向舵轮、方向舵轮驱动模块，其中：腿臂机构包括反偏向轮、腿臂支架、反偏向轮调节装置；其中腿臂支架一端安装反偏向轮调节装置与反偏向轮，另一端通过腿臂旋转固定轴安装于支撑平台，并可绕支撑平台上的腿臂固定轴自由摆动；反偏向轮通过反偏向轮调节装置与腿臂支架固定连接，反偏向轮包括轮架、轮子、倾斜转轴，其中轮子与轮架固定安装，轮子可自由转动，且轮架能够绕倾斜转轴自由转动；由于倾斜转轴的作用，轮子在腿臂机构摆动的过程中与倾斜转轴之间会产生夹角，进而轮子与地面之间会产生抑制夹角生成的摩擦力，摩擦力在自主移动机器人平台运动方向上的分力可驱动自主移动机器人平台向前运动；所述的倾斜转轴的作用也可通过在轮架与腿臂支架之间加入回力弹簧等方式实现；腿臂驱动模块包括腿臂驱动电机和腿臂驱动传动系统，其中，腿臂驱动电机装配有减速箱与编码器，腿臂驱动电机通过齿轮机构与腿臂驱动传动系统连接，腿臂驱动传动系统的主要作用是实现驱动力传递，即将驱动电机的驱动力传递给腿臂机构，带动腿臂机构绕腿臂旋转固定轴摆动；方向舵轮包括轮子、轮架、方向轴；所述轮子与轮架活动连接，轮子可自由旋转；轮架接收平台主控制模块的指令，能够对轮子进行制动操作；轮架通过方向轴安装于支撑平台，轮架与方向轴可相对于支撑平台旋转；方向舵轮驱动模块包括方向舵轮驱动电机、方向舵轮传动系统，其中，方向舵轮驱动电机装配有减速箱与编码器，方向舵轮驱动电机通过齿轮机构与方向舵轮传动系统连接，方向舵轮传动系统的主要作用是实现驱动力传递，即将驱动电机的驱动力传递给方向舵轮，带动方向舵轮旋转，实现移动机器人平台的方向变化；环境感知系统包括摄像头、测距传感器、流速传感器、定位传感器、传感器数据处理模块，其中：摄像头安装于移动机器人平台上，采集机器人平台环境信息数据并将数据传输给传感器数据处理模块；测距传感器分布安装于支撑平台与腿臂机构，采集机器人平台的环境距离 信息数据，将数据传输给传感器数据处理模块；流速传感器安装于支撑平台前端，检测机器人平台行进过程中环境中空气或液体等的流速数据，将数据传输给传感器数据处理模块；定位传感器安装于移动机器人支撑平台，检测机器人平台的位置信息与姿态信息，将数据传输给传感器数据处理模块；传感器数据处理模块具有可扩展的传感器接口，能够根据任务需要接入其他类型传感器数据，传感器数据处理模块采集传感器数据并进行处理，对机器人平台的运行环境信息进行认知；平台控制系统包括平台主控制模块、腿臂控制模块、舵机控制模块、电源管理模块、无线通讯模块，其中：平台主控制模块是平台控制系统的中枢，它接收传感器数据处理模块的环境认知信息，和无线通讯模块的数据信息，在确定任务要求后，根据所接收到的环境与通讯信息，自主规划机器人平台的运动方式与行驶路径，发送指令给腿臂控制模块与舵机控制模块，同时，平台主控制模块接收腿臂控制模块与舵机控制模块的运动状态反馈信息，从而控制机器人平台稳定地行驶，并能够控制方向舵轮车架，使其对方向舵轮轮子实施制动，平台主控制模块同样接收电源管理模块的电源监控信息，控制电源管理模块安全、合理使用电源；腿臂控制模块接收平台主控制模块的指令，按平台主控制模块的要求控制腿臂驱动模块使腿臂机构摆动，同时将腿臂机构的运动状态反馈给平台主控制模块；舵机控制模块接收平台主控制模块的指令，按平台主控制模块的要求控制方向舵轮驱动模块改变方向舵轮的引导方向，同时将方向舵轮的运动状态反馈给平台主控制模块；电源管理模块包括可充电电池与电源控制系统，可充电电池提供机器人平台运行所需的电能；电源控制系统对可充电电池工作状态进行监控并将监控数据发送平台主控制模块，同时接收平台主控制模块的电源控制指令；所述的电源控制系统对可充电电池的输出电压进行控制；无线通讯模块负责自主移动机器人平台与外界的数据通讯，包括机器人平台与操作人员(人机交互)、多机器人平台之间(机机交互)、机器人平台与其他设备的数据通讯，无线通讯模块能够将接收到的通讯数据发送给平台主控制 模块，同时，能够将平台主控制模块的通讯数据发出。