[发明专利]一种自主编队移动群体机器人

摘要

本发明提供了一种自主编队移动群体机器人，该移动群体机器人至少由2个机器人组成，拥有两种编队方式，即视觉编队和通信编队，根据需要采用不同的编队方式可以达到不同的目的；每个机器人单体都是一个完整独立的个体，灵活性好，智能化程度高，同时机器人成本低，体积小，稳定性好，性价比高。

主权项

1.一种自主编队移动群体机器人，至少由两个单个机器人组成，其特征在于，单个机器人至少包括机器人底盘(102)、直流减速电机车轮(101)、直流减速电机(109)、机器人电路主板(106)，机器人底盘(102)几何形状关于中间平面对称，机器人底盘(102)两侧关于中间平面对称位置设有切割缺陷，所述直流减速电机车轮(101)镶嵌在机器人底盘(102)的切割缺陷处；电机固定架(110)与机器人底盘(102)固定连接，电机固定架(110)将两个直流减速电机(109)关于机器人中间平面对称固定在机器人底盘(102)上，直流减速电机(109)主轴分别与直流减速电机车轮(101)轴连接，驱动机器人直流减速电机车轮(101)旋转；所述直流减速电机车轮(101)上安装有栅格式的光电码盘；所述机器人底盘(102)上处于直流减速电机(109)前、后方分别固定连接铜柱(103)，所述固定连接铜柱(103)支撑固定机器人电路主板(106)，所述机器人电路主板(106)上焊接机器人硬件电路系统(2)，机器人底盘(102)上安装锂离子电池(107)；所述机器人底盘(102)后方边缘处且在机器人的中间平面上固定有机器人万向轮(108)，处于垂直投影面上两个直流减速电机车轮(101)和机器人万向轮(108)呈等边三角形，机器人外壳(104)吻合地安装在机器人底盘(102)边缘上；所述硬件电路系统(2)至少包括单片机模块(208)及其控制的红外测速模块(209)、红外测距模块(200)、LED模块(201)、SD卡(202)、颜色识别模块(207)、人机交互模块(204)、导航模块(206)、电机驱动模块(203)和无线通信模块(205)，所述红外测速模块(209)焊接在机器人电路主板(106)的下方，其余模块焊接在机器人电路主板(106)上方；所述红外测距模块(200)和LED模块(201)设置在机器人电路主板(106)的边缘处，单片机模块(208)焊接在机器人电路主板(106)中心，其余的模块焊接在其余的空间处；人机交互模块(204)和导航模块(206)通过排针安装在机器人电路主板(106)上方，人机交互模块(204)支撑在电机驱动模块(203)和无线通信模块(205)的上方；颜色识别模块(207)焊接在红外测距模块(200)和LED模块(201)后面；所述红外测距模块(200)和LED模块(201)至少为两个，相间隔设置在机器人电路主板(106)的四周，且都关于机器人中间平面对称焊接；颜色识别模块(207)至少为两个且关于机器人中间平面对称；群体机器人的编队过程如下：打开机器人开关(105)启动机器人，开启机器人STM32单片机(20801)定时器，开启DMA通道后，STM32单片机(20801)定时器通过PWM输出通道给定一个初始的PWM脉冲值驱动直流减速电机(109)转动，电子罗盘模块(20602)实时测量机器人平台当前航向角度，每隔40ms，STM32单片机(20801)读取一次测得的航向角度，并与通过无线通信模块(205)发送的邻居机器人的角度或者颜色识别模块(207)直接追踪邻居机器人LED模块(201)而得到的邻居机器人的角度比较作减法运算，运算结果乘以一个比例系数；同时，红外测距传感器模块(20001)实时测量该机器人与周围邻居机器人之间的距离，然后STM32单片机(20801)每隔2ms采集一次数据，当采集到10组数据后，进行均值滤波处理，得到的距离值与预期的控制距离作比较，比较结果乘以一个比例系数；两个环节的运算结果均与起始输入的PWM脉冲值作比较，最终的结果经过系统限幅环节作为直流减速电机(109)角速度的控制输入量；如此循环往复，各个群体机器人的平台最终以一致的方向角和固定的相对距离运行，自主完成对齐、聚集和分散的编队任务；同时，每隔80ms，人机交互模块(204)更新显示数据，给用户实时提供需要的数据。